-
Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Wasserpumpe, insbesondere Kreisel- oder Radialpumpe für ein Kraftfahrzeugkühlsystem, mit einem Pumpengehäuse mit einem einen Saugstutzen und einen Druckstutzen aufweisenden Pumpendeckel, sowie mit einem einen Stator und einen ein Pumpenrad antreibenden Rotor eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors aufnehmenden Motorgehäuseteil, in dem zwischen dem Stator und dem Rotor ein Spalttopf angeordnet ist.
-
Wasserpumpen können grundsätzlich kategorisiert werden in so genannte Nebenstrompumpen und Hauptstrompumpen. Eine Hauptstrompumpe dient vorrangig zur Kühlung des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Herkömmliche Wasserpumpen werden typischerweise über den Keilriemen des Verbrennungsmotors angetrieben. Derartige Wasserpumpen sind daher direkt an die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt, was bei bestimmten Betriebssituationen des Fahrzeugs zu einer unausgewogenen Kühlung des Verbrennungsmotors führen kann. So muss ein ausreichender Volumenstrom sowohl im Standgas bei heißem Motor, als auch bei Höchstdrehzahl sichergestellt sein. Dies führt bei Höchstdrehzahl zu ungewollten Turbulenzen und Verlustleistungen durch die mechanische Pumpe.
-
Auch sind bereits elektromotorische Wasserpumpen für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, deren Antrieb elektrisch oder elektronisch gesteuert mittels eines Elektromotors erfolgt, der ein Pumpenrad antreibt, das beispielsweise in einem Spiralkanal eines Pumpengehäuses angeordnet ist. Derartige elektromotorische Wasserpumpen sind in vielen Bereichen des Motorraums einsetzbar und von der Motordrehzahl praktisch unabhängig (elektronisch) steuerbar, wobei zudem grundsätzlich ein Keilriemen entfallen kann, was wiederum zu einer etwa 10%igen CO2-Einsparung führen kann.
-
So ist beispielsweise aus der
EP 1 850 010 B1 eine elektromotorische Wasserpumpe mit integriertem Elektromotor bekannt, der ein Pumpenrad antreibt. Die bekannte Wasserpumpe umfasst einen zwischen einem Pumpendeckelteil und einem Motorgehäuseteil gehaltenen Spalttopf zur Trennung zwischen einem Nassraum, in dem der Rotor angeordnet ist, und einem Trockenraum, in dem der die Motor-, Spulen- oder Feldwicklungen tragende Stator des als bürstenloser Gleichstrommotor ausgeführten Elektromotors angeordnet ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere konstruktiv und montagetechnisch besonders geeignete elektromotorische Wasserpumpe anzugeben. Insbesondere soll eine einfache und zuverlässige Halterung der Motorachse im Spalttopf ermöglicht werden. Zudem soll eine geeignete Lagerung des Rotors bereitgestellt werden. Ferner sollte der Elektromotor bzw. dessen Rotor zuverlässig als Nassläuferrotor arbeiten können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Hierzu umfasst die elektromotorische Wasserpumpe ein Pumpengehäuse mit einem Pumpendeckel und mit einem Motorgehäuseteil sowie mit einem ein- oder zweiteiligen Spalttopf. Der Pumpendeckel weist einen Saugstutzen und einen Druckstutzen auf. Das Motorgehäuseteil nimmt einen die Motor- oder Spulenwicklungen tragenden Stator und einen ein Pumpenrad antreibenden Rotor eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors sowie den Spalttopf auf, der zwischen dem Stator und dem auf einer Motorachse angeordneten Rotor angeordnet ist. Der Spalttopf weist einen Topfboden mit eingeformter Achsen- oder Aufnahmebuchse auf, welche die Motorachse drehfest aufnimmt. Die Motorachse kann dabei formschlüssig und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels Presspassung, in der Aufnahmebuchse einsetzen.
-
Die Aufnahmebuchse oder -tasche für die Motorachse ist aus dem Topfboden bzw. dessen Material nach Art einer zylindrischen Manschette oder eines hülsenförmigen Doms einteilig (einstückig) ausgeformt. In dieser Achsen- oder Aufnahmebuchse ist die Motorachse topfbodenseitigen drehfest gehalten. Hierzu kann an der Motorachse an deren topfbodenseitigen Achsenende eine, vorzugsweise umlaufende, Formschlussnut vorgesehen sein, in welche Topfbodenmaterial in Form beispielsweise einer aus der Achsenbuchse ausgeformten Formschlusswulst eingreift.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Rotor mittels sowohl eines deckelseitigen als auch eines topfbodenseitigen Gleitlagers um die drehfeste Motorachse drehbar gelagert. Zweckmäßigerweise sind für beide Gleitlager eine aus Kohlenstoff und/oder Kunststoff bestehende gelochte Lagerscheibe – nachfolgend als Kohlenstofflager bezeichnet – und eine insbesondere aus Stahl bestehende gelochte Scheibe – nachfolgend als Stahlscheibe bezeichnet – vorgesehen.
-
Deckelseitig sitzt die Motorachse in einer Lagerbuchse ein, die geeigneterweise über mindestens eine, vorzugsweise drei, speichenartige Streben an den Saugstutzen innenwandseitig angebunden, insbesondere angeformt, ist. Das Kohlenstofflager des deckelseitigen Gleitlagers sitzt vorzugsweise drehfest, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig, in der deckelseitig im Bereich des Saugstutzens vorgesehenen Lagerbuchse ein. Die Stahlscheibe des deckelseitigen Gleitlagers sitzt zwischen dem Kohlenstofflager und dem mit dem Rotor, vorzugsweise formschlüssig, verbundenen und mit diesem um die Motorachse rotierenden Pumpenrad und ist mit diesem formschlüssig verbunden. Hierzu ist die Stahlscheibe als Außenmehrkant und/oder mit axialen Formschlusselementen ausgeführt, die in einen komplementären Innenmehrkant bzw. in komplementäre Formschlusselemente des Pumpenrades eingreifen.
-
Das Kohlenstofflager des topfbodenseitigen Gleitlagers weist bevorzugt eine mehrkantartige Fügekontur und/oder eine umlaufende Schulterkontur auf. Mit der Fügekontur sitzt das topfbodenseitige Kohlenstofflager in einem Buchsenkragen ein, der die Aufnahmebuchse, in der die Motorachse drehfest einsitzt, ringförmig umgibt. Hierzu weist der Buchsenkragen eine zur Fügekontur des Kohlenstofflagers komplementäre innenmehrkantige Fügekontur auf. Im Montagezustand liegt das topfbodenseitige Kohlenstofflager geeigneterweise mit deren Schulterkontur am Buchsenkragen auf und sitzt mit dessen Fügekontur im Buchsenkragen ein. Die sich an das Kohlenstofflager axial anschließende Stahlscheibe ist ebenfalls mit dem Rotor drehfest, insbesondere formschlüssig, verbunden. Hierzu weist die Stahlscheibe geeigneterweise umfangsseitige Radialfortsätze auf, die zweckmäßigerweise in eine Rotorumspritzung, insbesondere eine Kunststoffumspritzung, eingebettet sind.
-
Das topfbodenseitige und vorzugsweise auch das deckelseitige Kohlenstofflager weist mindestens eine Fluidsicke, vorzugsweise eine Anzahl von Fluidsicken, auf. Diese korrespondieren bevorzugt mit einer sich axial erstreckenden Spiralnut der Motorachse und dient zur Führung eines Fluidstroms vom Topfboden des Spalttopfes entlang der Motorachse in Richtung zum Pumpendeckel hin.
-
In den Rotor bzw. in dessen Blechpaket ist zentrisch eine vorzugsweise aus Messing bestehende Hülse eingebracht, beispielsweise eingeschrumpft, eingepresst oder eingeklemmt. Dadurch wird – nach Art eines hydrodynamischen Lagers – ein besonders geringer und/oder reibungsarmer Fluid- oder Wasserfluss zwischen der rotorseitigen Messinghülse und der drehfesten Motorachse (Achsbolzen) erreicht. Besonders bevorzugt ist eine zweiteilige Lagerhülse in Form einer deckelseitigen Topfbuchse und einer topfbodenseitigen Topfbuchse vorgesehen. Die Topfbuchsen weisen einen Lagerkragen auf, der am Rotor deckel- bzw. topfbodenseitig anliegt. Bei dieser Variante der Lagerhülse zur radialen Lagerung des Rotors können die gelochten Stahlscheiben entfallen.
-
Zum axialen Spielausgleich des auf der Motorachse angeordneten Rotors ist geeigneterweise ein Federelement vorgesehen. Diese ist vorzugsweise in der topfbodenseitigen Aufnahmebuchse des Topfbodens unterhalb des dortigen Kohlenstofflagers angeordnet und zweckmäßigerweise als Wellfeder ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann auch deckelseitig zwischen dem Rotor und dem Pumpenrad eine Druckfeder, beispielsweise in Form einer Spiralfeder, vorgesehen sein.
-
Der Spalttopf ist geeigneterweise zweiteilig mit einem Spaltrohr und mit einen mit diesem formschlüssig, insbesondere mittels einer Bajonettverbindung, verbundenen Topfboden ausgeführt. Der vorzugsweise aus Aluminium bestehende Topfboden weist eine zur zentralen Motorachse koaxiale Dichtnut auf, in welcher ein Dichtelement (Dichtring) zur Herstellung einer besonders sicheren Abdichtung zwischen dem Topfboden und dem Spaltrohr einliegt. Das Spaltrohr weist geeigneterweise außenumfangsseitig eine Anzahl von Axialstreben auf, zwischen denen statorseitig Spulen- oder Wicklungskörper angeordnet sind.
-
Zudem weist der Spalttopf bzw. das Spaltrohr an dessen dem Topfboden abgewandten Rohrende bevorzugt einen radial ausgezogenen Rohrkragen, insbesondere mit kragenaußenseitig abgekröpftem Spaltrohrflansch auf. Der Spalttopf kann somit zwischen dem Pumpendeckel und dem Motorgehäuseteil fixiert, d. h. in dieses praktisch eingehängt werden.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in perspektivischer Darstellung eine elektromotorische Wasserpumpe mit über einen Gehäuseflansch mit einem Motorgehäuseteil verbundenem Pumpendeckel eines Pumpengehäuses,
-
2 die Wasserpumpe gemäß 1 in einer Schnittdarstellung,
-
3 in einer Darstellung gemäß 1 die Wasserpumpe bei abgenommenem Pumpendeckel mit Blick auf ein Pumpenrad,
-
4 in perspektivischer Darstellung einen Spalttopf mit Topfboden und Spaltrohr sowie darin angeordnetem Rotor mit Blick auf das eine rotorseitige Formschluss- und Selbstfindungsstruktur für den Pumpendeckel,
-
5 u. 6 in perspektivischer Darstellung das Pumpenrad mit bzw. ohne einliegender gelochter Stahlscheibe des deckelseitigen Gleitlagers,
-
7 u. 8 in perspektivischer Darstellung den Pumpendeckel in Innenansicht (Unteransicht) mit Blick auf eine deckelseitige Lagerbuchse mit bzw. ohne Kohlenstofflager des deckelseitige Gleitlagers,
-
9 in perspektivischer Darstellung den Topfboden des Spalttopfes mit in einer Aufnahmebuchse drehfest einsitzender Motorachse und radialen Fügelaschen sowie deckel- und topfbodenseitigem Gleitlager,
-
10 in perspektivischer Ansicht das deckelseitige Kohlenstofflager,
-
11 in perspektivischer Unteransicht die Wasserpumpe bei abgenommenem Motorgehäuseteil und ohne Topfboden mit Blick auf die bodenseitige Stirnseite des Rotors mit einliegenden Permanentmagneten und auf den Stator mit Statorjoch und Spulenwicklungen sowie auf radiale Fügelaschen des Spaltrohres,
-
12 u. 13 in perspektivischer Darstellung den Topfboden mit Blick auf die Aufnahmebuchse für die Motorachse ohne bzw. mit Kohlenstofflager des topfbodenseitigen Gleitlagers,
-
14 in perspektivischer Darstellung das topfbodenseitige Kohlestofflager mit Mehrkantaußenkontur,
-
15 in perspektivischer Darstellung den Spalttopf mit Bajonettverbindung zwischen dem Topfboden und dem Spaltrohr im Teilschnitt, und
-
16 in schematischer Schnittdarstellung den Rotor mit zwei einsitzenden topfbuchsenartigen Lagerhülsen zur Radiallagerung sowie mit einem topfbodenseitigen Federelement zum axialen Spielausgleich des Rotors.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die 1 und 2 zeigen eine elektromotorisch angetriebene Wasserpumpe 1 mit einem Pumpendeckel 2 und mit einem Motorgehäuseteil 4, die über einen Deckelflansch 6 und einen Gehäuseflansch 8 zu einem Pumpengehäuse 10 miteinander verschraubt sind. Der Pumpendeckel 2 weist einen axialen Zulaufstutzen 12 sowie einen ebenfalls axial orientierten Ablauf- oder Druckstutzen 14 auf. Bei der nach dem Kreisel- oder Radialpumpenprinzip arbeitenden Wasserpumpe 1 tritt das Fördermedium (Wasser) über den Saugstutzen 12 ein und wird mittels eines elektromotorisch angetriebenen Pumpenrades 16 auf einer Spiralbahn radial, also senkrecht zu einer Motorachse 18 nach außen befördert und tritt über den Druckstutzen 14 aus der Wasserpumpe 1 aus.
-
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist innerhalb des Motorgehäuseteils 4 ein elektrisch oder elektronisch kommutierter Elektromotor mit einem Stator 20 und mit einem um die feststehende Motorachse 18 rotierenden Rotor 22 angeordnet. Der Rotor 22 ist mit dem Pumpenrad 16 formschlüssige gekoppelt und um die feststehende Motorachse 18 in einem deckelseitigen Gleitlager 24 sowie in einem topfbodenseitigen Gleitlager 26 axial gelagert. Zwischen dem Stator 20 und dem Rotor 22 ist ein Spalttopf 28 im Pumpengehäuse 10 gehalten, d. h. in diesen praktisch eingehängt. Hierzu weist der Spalttopf 28 an dessen einem Topfboden 30 abgewandten offenen Rohrende einen radial ausgezogenen Rohrkragen 32 mit doppelt abgekröpftem, etwa doppel-L- oder Z-förmigem Spaltrohrflansch 34 auf, mit dem der Spalttopf 28 in der Flanschverbindung 6, 8 zwischen dem Pumpendeckel 2 und dem Motorgehäuseteil 4 gehalten ist. Der Spalttopf 28 trennt den rotorseitigen Nassraum vom statorseitigen Trockenraum.
-
3 zeigt die elektromotorische Wasserpumpe 1 bei abgenommenem Pumpendeckel 2 mit Blick auf den radial ausgezogenen Rohrkragen 32 des sich hiermit auf dem Gehäuseflansch 8 des Motorgehäuseteils 6 abstützenden Spalttopfes 28 sowie auf das Pumpenrad 16 mit deckelseitigem Gleitlager 24. Erkennbar ragt ein deckelseitiges Bolzenende oder Achszapfen 36 der Motorachse 18 über das Gleitlager 24 axial zum Pumpendeckel 2 hin heraus.
-
4 zeigt eine zweiteilige Ausführungsform des Spalttopfes 28, der aus einem Spaltrohr 37 und dem Topfboden 30 zusammengesetzt ist.
-
Die 5 bis 8 veranschaulichen die deckelseitige Lagerstelle. Gemäß 6 ist zentral in das Pumpenrad 16 auf der dem Pumpendeckel 2 zugewandten Seite am Trichterboden 38 einer trichterartigen Einschnürung eine Formschlusskontur in Form eines Innenmehrkants 40 eingebracht. Zusätzlich sind koaxial zu einer zentralen Durchgangsöffnung 42 für die Motorachse 18 sich radial erstreckende und azimutal geneigte Formschluss- oder Fügekonturen 44 in das Pumpenrad 16 eingebracht. In diesem sitzt gemäß 5 eine gelochte Stahlscheibe 46 ein. Diese ist umfangsseitig mit einer Mehrkantaußenkontur 48 versehen, die zur Mehrkantinnenkontur 40 des Pumpendeckels 16 komplementär ist. Analog weist die gelochte Stahlscheibe 46 axiale Fügestrukturen auf, die komplementär zu den Fügekonturen 44 des Pumpenrades 16 sind.
-
Die 7 und 8 zeigen den Pumpendeckel 16 von dessen Unterseite her mit Blick in einen, vorzugsweise spiralförmigen, Fluidkanal 50. Im Montagezustand liegt auf der gelochten Stahlscheibe 46 ein kegelstumpfförmiges oder kalottenartiges Kohlenstofflager 52 mit dessen vergleichsweise großen Lagerfläche auf. Mit dessen vergleichsweise kleinen Lagerseite liegt das Kohlenstofflager 52 an einer deckelseitigen Lagerbuchse 54 an bzw. umgreift oder greift in diese reibschlüssig und/oder formschlüssig. Erkennbar befindet sich die Lagerbuchse 54 innerhalb des Saugstutzens 12 und ist an diesen mittels, vorzugsweise drei, speichenartigen Radialstreben 55 angebunden, vorzugsweise angeformt. Die Motorachse 18 sitzt mit deren deckelseitigen Bolzenende bzw. Achszapfen 36, vorzugsweise verdrehsicher, in einer zentralen Bolzenaufnahme 56 der deckelseitigen Lagerbuchse 54 ein.
-
9 zeigt das Kohlenstofflager 52 und die Stahlscheibe 46 des deckelseitigen Gleitlagers 24. 10 zeigt das deckelseitige Kohlenstofflager 52 mit einer Durchgangsöffnung 57. Diese weist am deckelseitigen Austritt gegenüberliegende Flachkanten 58 auf, mit denen das deckelseitige Kohlenstofflager 52 an entsprechenden Flachkonturen 59 der Motorachse 18 anliegt und somit verdrehsicher auf der Motorachse 18 sitzt.
-
Aus 11 ist der Aufbau des Elektromotors vergleichsweise deutlich ersichtlich. Der Stator 20 weist ein Statorjoch 60 mit radial einwärts gerichteten (nicht sichtbaren) Statorzähnen auf, auf denen Spulenwicklungen 62 angeordnet sind. Mantelaußenseitig trägt das Spaltrohr 57 radiale Axialstreben 61 (4), zwischen denen die Spulenwicklungen 62 des Stators 20 angeordnet sind. Koaxial hierzu ist das Spaltrohr 37 mit dessen im Pumpendeckel 2 bzw. dessen Deckelflansch 6 einliegendem Rohrkragen 32 mit abgekröpftem Spaltrohrflansch 34 und darin wiederum einliegendem Dichtungsring 63 angeordnet. Zur Motorachse 18 koaxial ist der vorzugsweise mit Kunststoff umspritzte Rotor 22 mit darin einsitzenden, axial verlaufenden und speichenartig angeordneten Permanentmagneten 64 angeordnet.
-
Die 11 bis 13 veranschaulichen in Verbindung mit 9 die topfbodenseitige Lagerung des Rotors 22 um die feststehende Motorachse 18 auf oder an dem topfbodenseitigen Gleitlager 26. Der Rotor 22 ist als Rotorblechpaket mit den darin sternförmig einsitzenden und sich axial erstreckenden Permanentmagneten 64 ausgeführt. Bodenseitig ist mit dem Rotor 22 eine gelochte Stahlscheibe 67 formschlüssig verbunden, welche von der Motorachse 18 zentral durchsetzt ist. Die Stahlscheibe 67 ist mit einer Anzahl von außenumfangsseitig angeformten Radialfortsätzen oder Radialzähnen 68 (9) ausgeführt, die eine sichere Formschlussverbindung mit dem Rotor 22 und vorzugsweise mit dessen Kunststoffumspritzung herstellen. Die Stahlscheibe 67 stellt die rotorseitige Lager- oder Gleitfläche des topfbodenseitigen Gleitlagers 26 bereit, mit welcher der Rotor 22 auf einer aus Kohlenstoff und/oder Kunststoff bestehenden gelochten Lagerscheibe, nachfolgend als topfbodenseitiges Kohlenstofflager 70 bezeichnet, aufliegt.
-
Das in 14 dargestellte topfbodenseitige Kohlenstofflager 70 sitzt formschlüssig in einem aus 12 ersichtlichen Buchsenkragen 72 einer Aufnahmebuchse 74 mit zentraler Bolzenaufnahme 76 für die Motorachse 18 bzw. deren bodenseitigen Bolzenende oder Achszapfen 78 (11) ein. Die Aufnahmebuchse 74 und der die zentrale Bolzenaufnahme 76 ringförmig umgebende Buchsenkragen 72 sind aus dem Material des Topfbodens 30, der vorzugsweise aus Aluminium besteht, domartig ausgeformt.
-
Der Buchsenkragen 72 ist mit einem Innenmehrkant 80 ausgeführt. Komplementär hierzu ist das topfbodenseitige Kohlenstofflager 70 umfangsseitig mit einem Außenmehrkant 82 ausgeführt. Mit einer sich an diesen Bereich des Außenmehrkants 82 anschließenden Kragen- oder Schulterkontur 84 stützt sich das gelochte Kohlenstofflager 70 am Buchsenkragen 72 ab bzw. liegt dort auf. Zwischen der zentralen Bolzenaufnahme 76 und dem Buchsenkragen 72 ist in die Aufnahmebuchse 74 ein ringförmiger Auflagekragen 86 eingeformt, auf dem sich das topfbodenseitige Kohlenstofflager 70 abstützen kann. Das topfbodenseitige Kohlenstofflager 70 weist auf dessen dem Rotor 22 zugewandten Seite eine Anzahl von im Ausführungsbeispiel drei radialen Fluidsicken 88 (13) auf.
-
Der Topfboden 30 weist eine sich axial erstreckende Kragenkontur 90 mit daran außenumfangsseitig angeformten radialen Fügelaschen 92 auf. Diese dienen zur Herstellung einer bajonettartigen Fügeverbindung des Topfbodens 30 mit dem Spaltrohr 37, wie diese aus 15 ersichtlich ist. Hierzu weist das Spaltrohr 37 gemäß auch der 11 am dem Topfboden 30 zugewandten Rohrende innenwandseitig eine Anzahl von komplementären Fügelaschen 94 auf, die radial nach innen gerichtet sind. Das Raster der topfbodenseitigen Fügelaschen 92 und das Raster der spaltrohrseitigen Fügelaschen 94 sind derart aneinander angepasst, dass die Fügelaschen 92 und 94 im Zuge eines axialen Fügens des Topfbodens 30 mit dem Spaltrohr 37 miteinander kämmend ineinander greifen. Im Zuge eines anschließenden Verdrehens des Topfbodens 30 gegenüber dem Spaltrohr 37 hintergreifen die spaltrohrseitigen Fügelaschen 94 die topfbodenseitigen Fügelaschen 92, die somit einen Hinterschnitt für das Spaltrohr 37 bzw. dessen Fügelaschen 94 schaffen.
-
Um im Zuge der Montage ein Überdrehen der bajonettartigen Formschluss- bzw. Fügeverbindung zwischen dem Topfboden 30 und dem Spaltrohr 37 zu verhindern, weist der Topfboden 30 im Ausführungsbeispiel drei Anschlagelemente 95 auf, die Anschlagkanten für die an das Spaltrohr 37 außenseitig angeformten Axialstreben 61 bilden. Um darüber hinaus die Bajonettverbindung zwischen dem Spaltrohr 37 und dem Topfboden 30 zu verriegeln bzw. verdrehsicher auszuführen, weist dieser außenumfangsseitig eine Verdrehsicherungs- und/oder Verriegelungskonturen in Form von Radialnuten 96 auf. Eine zu dieser Verriegelungskontur 96 komplementäre Struktur ist in nicht näher dargestellter Weise an das Motorgehäuseteil 4 innenwandseitig angeformt. Weitere Verriegelungs- bzw. Verdrehsicherungskonturen sind ein Öffnung 97 und eine Nut oder Klinke 98 im Topfboden 30, in welche im Montagezustand der Wasserpumpe 1 korrespondierende (nicht dargestellte) Formschlusselemente einer bodenseitig zwischen dem Motorgehäuseteil 4 und dem Topfboden 30 angeordneten Elektronik 99 (4) zur Motorsteuerung in Form eines Pins bzw. des Motorgehäuseteils 3 in Form einer entsprechenden Strebe als Rückdrehsicherung formschlüssig eingreifen.
-
Gemäß den 9, 12, 13 und 15 weist der Topfboden 30 eine zur zentralen Motorachse 18 koaxiale Dichtnut 100 auf, in der ein Dichtring (O-Ring) 101 zur Herstellung einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Topfboden 30 und dem Spaltrohr 37 einliegt. Die Dichtnut 100 umschließt dabei die Kragenkontur 90 des Topfbodens 30. Das Spaltrohr 37 weist im Bereich dessen bodenseitiger Formschlusselementes bzw. Fügelaschen 94 eine entsprechende Dichtkontur 102 auf, mit der das Spaltrohr 37 am in der topfbodenseitigen Dichtnut 100 einliegenden Dichtring 101 anliegt.
-
Im Betrieb der Wasserpumpe 1 ist ein zumindest geringfügiger Wasserfluss entlang der Motorachse 18 in Richtung des Pumpenrades 16 erzeugt. Dieser bewirkt einerseits eine hydrodynamische Lagerung des Rotors 22 auf der feststehenden Motorachse 18. Andererseits ermöglicht der über den Topfboden 30 geführte Wasserfluss eine Kühlung der auf der dem Rotor 22 abgewandten Unterseite des Topfbodens 30 vorgesehenen Elektronik 99 zur Motorsteuerung. Der Zugang des Wasserstroms zur Motorachse 18 erfolgt über die Fluidsicken 88 des topfbodenseitigen Kohlenstofflagers 70.
-
Zur verbesserten Führung bzw. Zwangsführung dieses Wasserflusses ist in die Motorachse 18 eine aus 15 ersichtliche, axial verlaufende Spiralnut 103 eingebracht, die mit den Fluidsicken 88 des topfbodenseitigen Kohlenstofflagers 70 sowie mit aus 7 ersichtlichen radialen Fluidsicken 104 des deckelseitigen Kohlenstofflagers 52 kommuniziert. Der aus Aluminium bestehende Topfboden 30 dient dabei geeigneterweise als Kühlkörper für die Motorelektronik 99.
-
Zur Radiallagerung sowie möglichst zuverlässigen und reibungsarmen Führung des Wasserflusses oder Wasserfilms in Axialrichtung zum Pumpenrad 16 hin und dort an dessen dem Pumpendeckel 2 zugewandten Oberseite in den Bereich des Trichterbodens 38 ist in die zentrale Axialöffnung des Rotors 22 eine vorzugsweise aus Messing bestehende Lagerhülse 105 eingesetzt, beispielsweise eingepresst, eingeklemmt oder eingeschrumpft.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Radiallager aus zwei nachfolgend als Topfbuchsen bezeichneten buchsenartigen Lagerhülsen, nämlich einer deckelseitgen Topfbuchse 105a und einer topfbodenseitigen Topfbuchse 105b gebildet, die in der zentralen Rotoröffnung einsitzen und die Motorachse 18 umschließen. Die Topfbuchsen 105a und 105b weisen einen Anlage- oder Lagerkragen 106a bzw. 106b auf, mit dem die Topfbuchsen 105a und 105b deckelseitig bzw. bodenseitig am Rotor 22 anliegen. Aufgrund des Lagerkragens 106a, 106b können die gelochten Stahlscheiben 46 bzw. 67 entfallen.
-
Zur Herstellung eines axialen Spielausgleichs ist vorteilafterweise topfbodenseitig eine Federelement 107 in Form vorzugswese einer Wellfeder vorgesehen, die in der Aufnahmebuchse 82 des Topfbodens 30 unterhalb des topfbodenseitigen Kohlenstofflagers 70 einliegt und auf dem Auflagekragen 86 aufliegt. Alternativ oder zusätzlich kann in nicht näher dargestellter Weise eine Druckfeder zwischen dem Rotor 22 und dem Pumpenrad 16 vorgesehen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wasserpumpe
- 2
- Pumpendeckel
- 4
- Motorgehäuseteil
- 6
- Deckelflansch
- 8
- Gehäuseflansch
- 10
- Pumpengehäuse
- 12
- Zulaufstutzen
- 14
- Ablauf-/Druckstutzen
- 16
- Pumpenrad
- 18
- Motorachse
- 20
- Stator
- 22
- Rotor
- 24
- deckelseitiges Gleitlager
- 26
- topfbodenseitiges Gleitlager
- 28
- Spalttopf
- 30
- Topfboden
- 32
- Rohrkragen
- 34
- Spaltrohrflansch
- 36
- deckelseitiger Achszapfen
- 37
- Spaltrohr
- 38
- Trichterboden
- 40
- Innenmehrkant
- 42
- Durchgangsöffnung
- 44
- Fügekontur
- 46
- gelochte Stahlscheibe
- 48
- Mehrkantaußenkontur
- 50
- Fluidkanal
- 52
- deckelseitiges Kohlenstofflager
- 54
- deckelseitige Lagerbuchse
- 55
- Radialstrebe
- 56
- Bolzenaufnahme
- 57
- Durchgangsöffnung
- 58
- Flachkante
- 59
- Flachkontur
- 60
- Statorjoch
- 61
- Axialstrebe
- 62
- Spulenwicklung
- 63
- Dichtungsring
- 64
- Permanentmagnet
- 67
- gelochte Stahlscheibe
- 68
- Radialfortsatz
- 70
- topfbodenseitiges Kohlenstofflager
- 72
- Buchsenkragen
- 74
- Aufnahmebuchse
- 76
- Bolzenaufnahme
- 78
- Achszapfen
- 80
- Innenmehrkant
- 82
- Außenmehrkant
- 84
- Kragen-/Schulterkontur
- 86
- Auflagekragen
- 88
- Fluidsicke
- 90
- Kragenkontur
- 92
- topfbodenseitige Fügelasche
- 94
- spaltrohrseitige Fügelasche
- 95
- Anschlagelement
- 96
- Radialnut
- 97
- Öffnung
- 98
- Klinke
- 99
- Motorelektronik
- 100
- Dichtnut
- 101
- Dichtring
- 102
- Dichtkontur
- 103
- Spiralnut
- 104
- Fluidsicke
- 105
- Lagerhülse
- 105a
- deckelseitige Topfbuchse
- 105b
- bodenseitige Topfbuchse
- 106a
- deckelseitiger Anlage-/Lagerkragen
- 106a
- bodenseitiger Anlage-/Lagerkragen
- 107
- Federelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
