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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe und insbesondere eine elektrische Kühlmittelpumpe für das Kühlsystem eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im Zuge der industriellen Entwicklung hat sich der Einsatz von Pumpen in verschiedenen Kraftmaschinen als Speisequelle für einen Flüssigkeitsstrom in mechanischen Systemen zunehmend verbreitet. Das Kraftstoffsystem, das Schmiersystem und das Kühlsystem in einer Brennkraftmaschine erfordern sämtlich eine Pumpe, um eine Flüssigkeit in diesen Systemen in Bewegung zu setzen und deren Zirkulation in den Systemen zu erzielen. Bei einem Kühlsystem treibt eine Kühlmittelpumpe das Kühlmittel an und lässt dieses über die Zylinder des Verbrennungsmotors strömen, um Wärme zu entziehen, die durch die Brennkraftmaschine generiert wird, so dass die Brennkraftmaschine nicht überhitzt.
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Typisch sind zwei Arten von Pumpen, nämlich mechanische Pumpen und elektrische Pumpen. Eine mechanische Pumpe wird normalerweise durch die Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angetrieben, wobei die Kraft von einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine über Riemen auf die Pumpe übertragen wird. Die Konstruktion ist einfach. In diesem Fall bestimmt die Antriebsmaschine die Drehzahl der mechanischen Kühlmittelpumpe, das heißt eine Einstellung durch einen Benutzer ist kaum möglich. Eine elektrische Pumpe wird durch Strom betrieben und durch eine unabhängige elektrische Steuereinheit gesteuert. In diesem Fall unterliegt die elektrische Pumpe nicht der Drehzahl des Motors, und die Ausgangsleistung der Kühlmittelpumpe lässt sich den verschiedenen Temperaturen der Brennkraftmaschine entsprechend anpassen. Der Betrieb der elektrischen Pumpe ist flexibler und energieeffizienter.
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Eine elektrische Kühlmittelpumpe konventioneller Art hat normalerweise einen Motor und ein Laufrad, das durch den Motor angetrieben wird. Der Motor hat einen Ständer und einen Läufer, der sich relativ zu dem Ständer drehen kann. Der Ständer ist bewickelt, und die Wicklungen sind mit der elektrischen Steuereinheit verbunden. Der Läufer ist mit einem Magnet versehen. Das Laufrad ist mit der Ausgangswelle des Läufers verbunden. Die elektrische Steuereinheit steuert die Intensität und die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Ständerwicklungen fließt, so dass die Ständerwicklungen ein variables Magnetfeld generieren. Das variable Magnetfeld wirkt mit dem Magnet des Läufers zusammen, um den Läufer und folglich das mit dem Läufer verbundene Laufrad drehend anzutreiben. Dadurch wird wiederum das Kühlmittel angetrieben, so dass dieses in der Kühlsystemschleife zirkuliert und die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs kühlt, um deren Übererwärmung zu vermeiden.
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Da die elektrische Kühlmittelpumpe elektrisch gesteuert wird, generiert die elektrische Steuereinheit selbst sehr viel Wärme, während die Pumpe in Betrieb ist. Wenn die Wärme nicht wirksam abgeleitet werden kann und sich deshalb in der Kühlmittelpumpe anstaut, arbeitet die elektrische Steuereinheit gegebenenfalls im Zustand einer hohen Temperatur, so dass elektrische Komponenten ausfallen können und dadurch die Zuverlässigkeit der Kühlmittelpumpe beeinträchtigt wird. Die elektrische Kühlmittelpumpe hat normalerweise ein Gehäuse und eine Abdeckung. Bei der Montage müssen das Gehäuse und die Abdeckung abgedichtet werden, damit keine Flüssigkeit austreten kann. Hinzu kommt, dass die Montage von Gehäuse und Abdeckung einer strikten Vorgehensweise folgt, worunter die Produktionsleistung leidet.
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ÜBERSICHT
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Es wird daher eine elektrische Kühlmittelpumpe mit einer besseren Dichtwirkung und einer höheren Produktionsleistung gewünscht.
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Es wird eine Kühlmittelpumpe angegeben, die ein Außengehäuse, einen Motor, ein Laufrad und eine elektrische Steuereinheit hat. Das Außengehäuse hat einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt und eine Trennplatte, die einteilig ausgebildet sind, wobei die Trennplatte zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Der Motor ist in dem ersten Gehäuseabschnitt aufgenommen und hat eine Dichthülse, einen an einer Innenwand des ersten Gehäuseabschnitts angeordneten Ständer und einen in der Dichthülse drehbar aufgenommenen Läufer. Das Laufrad wird durch den Läufer des Motors angetrieben. Die elektrische Steuereinheit ist in dem zweiten Gehäuseabschnitt aufgenommen und mit dem Motor elektrisch verbunden.
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Vorzugsweise hat die elektrische Kühlmittelpumpe ferner eine Basisplatte, die an ein Ende des Laufrads angrenzend in dem ersten Gehäuseabschnitt angeordnet ist, wobei der erste Gehäuseabschnitt, die Trennplatte und die Basisplatte zusammenwirkend einen ersten Aufnahmeraum definieren und der Motor in dem ersten Aufnahmeraum aufgenommen ist.
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Vorzugsweise ist die Dichthülse mit einem von der Trennplatte entfernten Ende des ersten Gehäuseabschnitts luftdicht verbunden und ist mit der Trennplatte luftdicht verbunden, wodurch der erste Aufnahmeraum in einen inneren Aufnahmeraum und einen äußeren Aufnahmeraum unterteilt wird.
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Vorzugsweise hat die elektrische Kühlmittelpumpe ferner eine erste Endkappe, wobei die Endkappe und die Basisplatte zusammenwirkend einen zweiten Aufnahmeraum definieren und das Laufrad in dem zweiten Aufnahmeraum aufgenommen ist und wobei die Basisplatte eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen definiert, die das Kühlmittel zwischen dem zweiten Aufnahmeraum und dem inneren Aufnahmeraum des ersten Aufnahmeraums strömen lassen.
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Vorzugsweise definiert die Basisplatte eine Vertiefung für die Aufnahme des Laufrads und bildet korrespondierend zu der Vertiefung einen Vorsprung an einem entgegengesetzen Ende, und die Dichthülse definiert einen dem Vorsprung entsprechenden Raum.
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Vorzugsweise hat die elektrische Pumpe ferner eine zweite Endkappe, wobei die zweite Endkappe, der zweite Gehäuseabschnitt und die Trennplatte zusammenwirkend einen dritten Aufnahmeraum definieren und die elektrische Steuereinheit in dem dritten Aufnahmeraum angeordnet ist.
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Vorzugsweise hat ein an die Trennplatte angrenzendes erstes axiales Ende der Dichthülse einen Innendurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser eines von der Trennplatte entfernten zweiten axialen Endes der Dichthülse.
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Vorzugsweise hat die Trennplatte eine Befestigungsbasis, mit der die Dichthülse luftdicht verbunden ist.
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Vorzugsweise hat die Dichthülse einen ringförmigen Flansch, der an dem ersten Gehäuseabschnitt luftdicht befestigt ist.
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Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Rippen an einer Innenfläche der Dichthülse gebildet, wobei benachbarte Rippen voneinander beabstandet sind und zwischen sich einen Weg definieren.
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Vorzugsweise enthält die Mehrzahl von Rippen mindestens eine Gruppe von einleitenden Rippen und mindestens eine Gruppe von ausleitenden Rippen, wobei sich die einleitenden Rippen und die ausleitenden Rippen bezüglich einer axialen Richtung der Dichthülse geneigt erstrecken und die Neigungsrichtung der einleitenden Rippen sich von der Neigungsrichtung der ausleitenden Rippen unterscheidet.
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Vorzugsweise hat die elektrische Kühlmittelpumpe ferner eine Basisplatte, die an einem an das Laufrad angrenzenden axialen Ende des ersten Gehäuseabschnitts montiert ist, wobei die Basisplatte entsprechend jeder Gruppe von einleitenden Rippen und ausleitenden Rippen mindestens eine Durchgangsöffnung definiert.
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Vorzugsweise definiert die Trennplatte eine Mehrzahl von Öffnungen, und die elektrische Steuereinheit ist durch eine Mehrzahl von Bolzen, die sich durch die Öffnungen der Trennplatte erstrecken, mit dem Motor elektrisch verbunden.
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Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus Aluminium.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Kühlmittelpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Schnittansicht der elektrischen Kühlmittelpumpe von 1;
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3 zeigt die elektrische Kühlmittelpumpe von 2, wobei einige Elemente entfernt wurden;
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4 ist eine auseinandergezogene Darstellung der elektrischen Kühlmittelpumpe von 1;
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5 zeigt die elektrische Kühlmittelpumpe von 4 von einer anderen Seite;
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Dichthülse der elektrischen Kühlmittelpumpe von 2.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es sollte beachtet werden, dass die Figuren nicht maßstabsgetreu dargestellt sind und dass bau- und funktionsgleiche Elemente generell mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Ebenso sollen die Figuren lediglich die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erleichtern, so dass die Figuren nicht jeden Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen zeigen und ebenso wenig den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einschränken.
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1 zeigt eine zusammengesetzte elektrische Kühlmittelpumpe 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird die elektrische Kühlmittelpumpe 10 in einem Kühlsystem einer Brennkraftmaschine verwendet, um das Kühlmittel in Bewegung zu setzen, so dass dieses in dem Kühlsystem zirkuliert und durch einen Wärmeaustausch mit der Antriebsmaschine Wärme von der Antriebsmaschine ableitet, wodurch das Kühlergebnis erzielt wird. Ein Außengehäuse der elektrischen Kühlmittelpumpe 10 umfasst ein Gehäuse 11, eine erste Endkappe 16 und eine zweite Endkappe 18. Das Gehäuse 11 hat einen ersten Gehäuseabschnitt 12 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 14. Der erste Gehäuseabschnitt 12 und der zweite Gehäuseabschnitt 13 sind durch ein Formverfahren einteilig ausgebildet. Der erste Gehäuseabschnitt 12 und die erste Endkappe 16 sind luftdicht verbunden, und der zweite Gehäuseabschnitt 14 und die zweite Endkappe 18 sind luftdicht verbunden. Die erste Endkappe 16 ist mit einer Einlassöffnung 161 und einer Auslassöffnung 163 versehen. Das Kühlmittel gelangt über die Einlassöffnung 161 der ersten Endkappe 16 in den Pumpenkörper 10 und strömt nach seiner Verdichtung über den Auslassbereich 163 zu der Brennkraftmaschine aus, um mit den Zylindern Wärme auszutauschen und dadurch Wärme von der Brennkraftmaschine abzuleiten.
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2 und 3 zeigen eine Innenkonstruktion der elektrischen Kühlmittelpumpe von 1. In dieser Ausführungsform umfasst die Innenkonstruktion der elektrischen Kühlmittelpumpe ein in dem Gehäuse aufgenommenes Laufrad 20, einen Motor 30 für den Drehantrieb des Laufrads 20 und eine elektrische Steuereinheit 40 zum Steuern des Betriebs des Motors 30.
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Das Gehäuse 11 ist allgemein zylindrisch und hat einen ersten Gehäuseabschnitt 12 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 14, die einteilig ausgebildet sind. Ein Innenraum des ersten Gehäuseabschnitts 12 und des zweiten Gehäuseabschnitts 14 ist durch eine Trennplatte 112 getrennt. Die Trennplatte 112 ist mit dem ersten Gehäuseabschnitt 12 und mit dem zweiten Gehäuseabschnitt 14 einteilig ausgebildet.
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Es wird auf 4 und 5 Bezug genommen. Das erste Gehäuse 12 ist im Wesentlichen zylindrisch und hat ein der Trennplatte 112 gegenüberliegendes offenes Ende. Das erste Gehäuse 12 hat eine Mehrzahl von Befestigungsbereichen 123 an der äußeren Peripherie des offenen Endes. Der Befestigungsbereich 123 ist ausgebildet für eine Verbindung mit der ersten Endkappe 16. Die Pumpe hat eine Basisplatte 121, die an dem offenen Ende des ersten Gehäuses 12 montiert ist.
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Dadurch definieren die Basisplatte 121, das erste Gehäuse 12 und die Trennplatte 112 zusammenwirkend zwischen sich einen ersten Aufnahmeraum 13 für die Aufnahme des Motors 30. Die Basisplatte 121 und die erste Endkappe 16 definieren zwischen sich einen zweiten Aufnahmeraum 15 für die Aufnahme des Laufrads 20. Die zweite Endkappe 18 verschließt ein offenes Ende des zweiten Gehäusebereichs 14. Die zweite Endkappe 18 und der zweite Gehäusebereich 14 definieren zwischen sich einen dritten Aufnahmeraum 19 für die Aufnahme der elektrischen Steuereinheit 40. Dadurch liegen die elektrische Steuereinheit 40 und das Laufrad 20 jeweils an den einander entgegengesetzten axialen Enden des Motors 30. Die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Steuereinheit 40 und dem Motor 30 zum Steuern des Betriebs des Motors 30 erfolgt mittels Bolzen, die sich durch die Durchgangsöffnungen 113 der Trennplatte 112 erstrecken. Das Laufrad 20 ist für eine synchrone Drehung mit der Ausgangswelle des Motors 30 verbunden.
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In einer Ausführungsform ist das Laufrad 20 ein Zentrifugal-Laufrad. Die erste Endkappe 16 bildet die Einlassöffnung 161 und die Auslassöffnung 163. Die Einlassöffnung 161 kann entlang einer axialen Richtung des Außengehäuses orientiert sein, und die Auslassöffnung 163 ist entlang einer Tangentialrichtung des Laufrads 20 orientiert, und zwar allgemein senkrecht zu der Einlassöffnung 161. Die Einlassöffnung 161 kann bei der Brennkraftmaschine durch mindestens eine Leitung mit einem Kühlmittelbehälter verbunden sein, und die Auslassöffnung 163 kann durch wenigstens eine Leitung mit einer anderen Einrichtung verbunden sein, zum Beispiel mit einem Kondensator oder mit einem Wärmeaustauscher. Mit der Drehung des Laufrads 20 strömt das Kühlmittel über die Einlassöffnung 161 des ersten Gehäuseabschnitts 12 in den zweiten Aufnahmeraum 15 ein und wird, nachdem es durch das Laufrad 20 unter Druck gesetzt wurde, über die Auslassöffnung 163 abgegeben und zirkuliert in dem Kühlsystem des Fahrzeugs, um Wärme von den Zylindern der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs oder von anderen zu kühlenden Einrichtungen abzuleiten.
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Die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuse 12 und der ersten Endkappe 16 und die Verbindung zwischen der zweiten Endkappe 18 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 14 kann eine Schrauben- oder Nietverbindung sein. Ein Dichtungsring ist jeweils an der Verbindung zwischen dem ersten Gehäuse 12 und der ersten Endkappe 16 und an der Verbindung zwischen der zweiten Endkappe 18 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 14 vorgesehen, um zu verhindern, dass Kühlmittel austritt und dass Feuchtigkeit von außen in die Kühlmittelpumpe eindringt und den Motor 30 oder die elektrische Steuereinheit 40 beschädigt. Die Luftdichtheit der gesamten elektrischen Kühlmittelpumpe kann auf diese Weise sichergestellt werden.
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Es wird auf 2 Bezug genommen. Die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuse 12 und der ersten Endkappe 16 ist radial abgedichtet. Das heißt, der Dichtungsring zwischen dem ersten Gehäuse 12 und der ersten Endkappe 16 ist radial zwischen das erste Gehäuse 12 und die erste Endkappe 16 geschaltet. Die Verbindung zwischen dem zweiten Gehäuse 14 und der zweiten Endkappe 18 ist axial abgedichtet. In alternativen Ausführungsformen kann die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuse 12 und der ersten Endkappe 16 axial abgedichtet sein; die Verbindung zwischen dem zweiten Gehäuse 14 und der zweiten Endkappe 18 kann radial abgedichtet sein.
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Die Basisplatte 121 definiert eine zentrale Wellenöffnung, die zu der Basisplatte 121 koaxial ist und die Basisplatte durchgreift. Ein umliegender Bereich der Wellenöffnung der Basisplatte 121 erstreckt sich senkrecht in den ersten Aufnahmeraum 13 hinein, um einen ersten Lagersitz 125 zu bilden. Für die Montage der Ausgangswelle des Motors ist der erste Lagersitz 125 koaxial zu der Wellenöffnung angeordnet.
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Die Basisplatte 121 definiert ferner eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 127, die den ersten Lagersitz 125 umgeben. Die Durchgangsöffnungen 127 stellen eine Fluidverbindung des ersten Aufnahmeraums mit dem zweiten Aufnahmeraum her. Dadurch kann das Kühlmittel durch die Durchgangsöffnung 127 von dem zweiten Aufnahmeraum 15 in den ersten Aufnahmeraum 13 strömen oder von dem ersten Aufnahmeraum 13 zurück in den zweiten Aufnahmeraum 15.
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Vorzugsweise definiert die Basisplatte 121 in ihrem zentralen Bereich eine Vertiefung für die Aufnahme des Laufrads derart, dass eine axiale Länge der Pumpe nach dem Zusammensetzen reduziert werden kann. Gegenüber der Vertiefung hat die Basis einen entsprechenden Vorsprung, um die notwendige Dicke beizubehalten.
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Ein zentraler Bereich der Trennplatte 112 erstreckt sich senkrecht in den ersten Aufnahmeraum 13 hinein, um einen zweiten Lagersitz 126 zu bilden, und ein umliegender Bereich des zweiten Lagersitzes 126 erstreckt sich senkrecht in den ersten Aufnahmeraum 13 hinein, um eine Befestigungsbasis 129 zu bilden. Die Befestigungsbasis 129 ist koaxial zu dem zweiten Lagersitz 126 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der zweite Lagersitz 126 gegenüber und koaxial zu dem ersten Lagersitz 125 der Basisplatte 121 angeordnet.
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Es wird auf die 4 und 5 Bezug genommen. Der Motor 30 ist in dem durch das Außengehäuse definierten ersten Aufnahmebereich 13 aufgenommen und hat eine Dichthülse 32, einen an einer Innenwandfläche des ersten Gehäusebereichs 12 befestigten Ständer 34, einen in der Dichthülse 32 drehbar aufgenommenen Läufer 36 und zwei Lager 38, die den Läufer 36 drehbar stützen. In dieser Ausführungsform hat die Dichthülse 32 einen hohlzylindrischen Körper mit einem ringförmigen Flansch 320, der sich von einem axialen Ende des Körpers radial erstreckt. Der ringförmige Flansch 320 ist mit dem ersten Gehäuse 12 luftdicht verbunden. Das dem ringförmigen Flansch 320 gegenüberliegende andere axiale Ende des Körpers ist mit der Befestigungsbasis 129 der Trennplatte 112 luftdicht verbunden, wodurch der erste Aufnahmeraum in einen inneren Bereich 132 und in einen von diesem getrennten äußeren Bereich 131 unterteilt wird. Die Dichthülse 32 und die Befestigungsbasis 129 sind durch einen Dichtungsring 322 abgedichtet miteinander verbunden, und die Dichthülse 32 und das Ende des ersten Gehäuseabschnitts 12 sind durch einen Dichtungsring 324 abgedichtet miteinander verbunden. Dadurch können der innere und der äußere Bereich 131, 132 des ersten Aufnahmeraums 13 durch lediglich zwei Dichtungsringe gegeneinander abgedichtet werden. Der innere Bereich 132 des ersten Aufnahmeraums 13 steht durch die Durchgangsöffnungen 127 der Basisplatte 121 in Fluidverbindung mit dem zweiten Aufnahmeraum 15. Der äußere Bereich 131 des ersten Aufnahmeraums 13 ist unter der Isolierwirkung der Dichthülse 32 gegenüber dem zweiten Aufnahmeraum 15 fluidtechnisch isoliert. Dadurch kann das Kühlmittel durch die Durchgangsöffnung 127 in den inneren Bereich 132 des ersten Aufnahmeraums 13 innerhalb der Dichthülse 32 strömen, wird aber an einem Einströmen in den äußeren Bereich 131 des ersten Aufnahmebereichs 13 außerhalb der Dichthülse 32 gehindert.
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Insbesondere hat der ringförmige Flansch 320 der Dichthülse 32 einen Außendurchmesser, der gleich dem oder kleiner als der Innendurchmesser des ersten Gehäuses ist. Der ringförmige Flansch 320 bildet an einem Umfang eine Ringnut für die Aufnahme des Dichtungsrings 324. Der in der Nut aufgenommene Dichtungsring 324 liegt an der Innenfläche des ersten Gehäuses 12 an.
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Da der erste Gehäuseabschnitt 12 und der zweite Gehäuseabschnitt 14 des Gehäuses 11 einteilig ausgebildet sind, erübrigt sich eine Dichtung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 12 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 14, wodurch die Anzahl der Bereiche der Pumpe verringert wird, die eine Dichtung erfordern, so dass auch die Möglichkeit eines Dichtungsversagens geringer ist. Außerdem erübrigt sich auch das Zusammensetzen des ersten Gehäuseabschnitts 12 und des zweiten Gehäuseabschnitts 14, wodurch die Produktionsleistung erhöht wird.
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Der Ständer 34 des Motors ist an der Innenwandfläche des ersten Gehäusebereichs 12 befestigt und ist in dem äußeren Bereich 131 des ersten Aufnahmeraums 13 an einer Stelle aufgenommen, an der das Kühlmittel nicht eintreten kann, wodurch verhindert wird, dass das Kühlmittel die elektrische Sicherheit des Ständers 34 beeinträchtigt. Der Ständer 34 hat einen Ständerkern 341 und Wicklungen 345, die um den Ständerkern 341 herumgeführt sind. Der Ständerkern 341 kann aus einer Mehrzahl von geschichteten Lamellen gebildet sein. Die Wicklungen 345 können durch Bolzen 342 mit der elektrischen Steuereinheit 40 verbunden sein. Die elektrische Steuereinheit 40 ist in dem dritten Aufnahmeraum 19 aufgenommen und umfasst eine Leiterplatte 171 und elektronische Bauteile wie Kondensatoren und Induktoren, die auf der Leiterplatte 171 angeordnet sind, um den durch die Wicklungen 345 des Ständers 34 fließenden elektrischen Strom und damit den Betrieb des Läufers 36 zu steuern. Wenn die erfindungsgemäße elektrische Kühlmittelpumpe in Betrieb ist, erzeugt die elektrische Steuereinheit 40 eine große Menge an Wärme. Deshalb besteht das Gehäuse 11 vorzugsweise aus einem Metallmaterial wie beispielsweise Aluminium, um die Ableitung der von der elektrischen Steuereinheit 40 generierten Wärme zu erleichtern.
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Der Läufer 36 ist in einer Dichthülse 32 angeordnet und hat eine Ausgangswelle 361, eine Läuferwelle 363, die an der Ausgangswelle 361 befestigt ist, und mindestens einen Permanentmagnet 365, der an dem Eisenkern 363 befestigt ist. Zwei einander entgegengesetzte Enden der Ausgangswelle 361 erstrecken sich aus dem Eisenkern 363 heraus und sind durch zwei Lager 38 gestützt. Die beiden Lager 38 sind jeweils in dem ersten Lagersitz 125 und in dem zweiten Lagersitz 126 aufgenommen. Ein Ende der Ausgangswelle 361 erstreckt sich drehbar durch ein entsprechendes Lager 38 und durch die Wellenöffnung der Basisplatte 121 des Gehäuseabschnitts 12 in den zweiten Aufnahmeraum 15 hinein, um eine feste Verbindung mit dem Laufrad 20 zu bilden, so dass sich die Ausgangswelle 361 dreht und das Laufrad 20 für eine synchrone Drehung antreibt. Das andere Ende der Ausgangswelle 361 ist durch das andere Lager 38 drehbar gestützt. Eine Dichtung 37 ist rund um die Ausgangswelle 361 angeordnet und liegt axial an dem Lager 38 an, so dass die Ausgangswelle 361 axial positioniert wird. Vorzugsweise ist das Material der Dichtung 37 ein keramisches Material, welches die Abnutzung verringern kann, die während der Drehung des Läufers durch den Kontakt mit dem Lager 38 entsteht. Der Innendurchmesser der Dichtung 37 kann geringfügig größer sein als ein Innendurchmesser der Ausgangswelle 361. In diesem Fall kann die Dichtung 37 über ein Gummielement 39 fest um die Ausgangswelle 361 herum angebracht sein, für eine synchrone Drehung mit der Ausgangswelle 361. Das Gummielement 39 hat auf der einen Seite die Funktion zum Befestigen der Dichtung 37 und kann auf der anderen Seite als Dämpfer axialer Vibrationen wirken, die während der Drehung durch den Läufer hervorgerufen werden, und kann somit das Geräusch des Motors 30 verringern. Zwischen dem Läufer 36 und der Dichthülse 32 ist ein radialer Spalt gebildet. Das Kühlmittel kann durch diesen Spalt zur Trennplatte 112 strömen, um Wärme von der Trennplatte 112 abzuleiten, die von der elektrischen Steuereinheit 40 ausgeht und von der Trennplatte absorbiert wird.
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Es wird auf 6 Bezug genommen. Eine Umfangskante des ringförmigen Flansches 320 der Dichthülse 32 ist durch eine Mehrzahl von Verbindungsrippen 321 mit einer äußeren Peripherie des Körpers verbunden. Der ringförmige Flansch 320 definiert einen Raum, der eine Kollision mit dem Vorsprung der Basisplatte 121 verhindert und die axiale Länge nach dem Zusammenbau verringert. Für die Befestigung des Dichtungsrings 322 hat die Dichthülse 32 an dem Ende, das dem ringförmigen Flansch 320 gegenüberliegt, einen Bereich mit reduzierter Dicke.
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Eine oder mehrere Gruppen von Rippen 321 springen von einer Innenwandfläche der Dichtungshülse 32 in den Spalt hinein vor, um den Kühlmittelstrom zu lenken. Jede Gruppe von Rippen 321 enthält eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Rippen 321, die entlang einer axialen Richtung der Dichthülse 32 gleichmäßig angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Rippen 321 Strömungskanäle gebildet sind, an denen das Kühlmittel entlangströmen kann. Die Anordnungsdichte der Rippen 321 bestimmt eine Breite des Strömungskanals. Eine zu dichte Anordnung der Rippen 321 führt zu einem Strömungskanal, der zu schmal ist, und damit zu einem hohen Strömungswiderstand, der einer ungehinderten Strömung des Kühlmittels entgegensteht. Eine zu großzügige Anordnung der Rippen 321 lässt den Strömungskanal zu breit werden, mit dem Ergebnis dass die Richtung des Kühlmittelstroms nicht gelenkt werden kann. Der Fachmann wird erkennen, dass die Anordnungsdichte der Rippen 321 nach der Motorleistung und den Parametern des Laufrads bestimmt werden kann.
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Beim Zusammensetzen der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe wird die Dichthülse 32 über das offene Ende des ersten Gehäuseabschnitts 12 in den ersten Gehäuseabschnitt eingesetzt. Dadurch kann der Innendurchmesser der Dichthülse 32 derart bemessen werden, dass dieser von dem Bereich des offenen Endes des ersten Gehäuseabschnitts 12 zu dem Bereich der Trennplatte 112 allmählich abnimmt. Dies verhindert Luftblasen in dem Kühlmittel, die entstehen, wenn der Raum größer wird, und verbessert das Kühlergebnis.
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In dieser Ausführungsform umfassen die Rippen 321 zwei Gruppen von einleitenden Rippen 324 und zwei Gruppen von ausleitenden Rippen 325. Die beiden Gruppen der einleitenden Rippen 324 sind entlang einer Umfangsrichtung der Dichthülse 32 einander benachbart angeordnet, und die beiden Gruppen der ausleitenden Rippen 325 sind entlang der Umfangsrichtung einander benachbart angeordnet. Zwischen zwei benachbarten Gruppen von Rippen 324, 325 ist entlang der Umfangsrichtung der Dichthülse 32 ein Spalt gebildet. Der Spalt erstreckt sich in dieser Ausführungsform entlang der axialen Richtung der Dichthülse 32. Die einleitenden Rippen 324 und die ausleitenden Rippen 325 erstrecken sich bezüglich der axialen Richtung der Dichthülse 32 geneigt. Die Neigungsrichtung der einleitenden Rippen 324 unterscheidet sich von der Neigungsrichtung der ausleitenden Rippen 325, und bevorzugt sind die Neigungsrichtung der einleitenden Rippen 324 und die Neigungsrichtung der ausleitenden Rippen 325 bezüglich einer axialen Richtung der Dichthülse 32 symmetrisch.
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Im Betriebszustand der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe wird die elektrische Steuereinheit 40 aktiviert, um den elektrischen Strom zu steuern, der durch die Wicklungen 345 des Ständers 34 fließt. Der Ständer 34 und der Läufer 36 wirken zusammen, um das Laufrad 20 drehend anzutreiben, so dass ein Unterdruck erzeugt wird, durch welchen das Kühlmittel in den zweiten Aufnahmeraum 15 gesogen wird. Da der zweite Aufnahmeraum 15 über die Durchgangsöffnungen 127 der Basisplatte 121 in Strömungsverbindung mit dem inneren Bereich 132 des ersten Aufnahmeraums 13 steht, strömt ein Teil des Kühlmittels durch die Durchgangsöffnung 127 in die Dichthülse 32 und in den Spalt zwischen dem Läufer 36 und der Dichthülse 32. Während der Drehung des Läufers 36 relativ zu der Dichthülse 32 rotiert das Kühlmittel unter Führung durch die Rippen 321 nicht nur zusammen mit dem Läufer 36, sondern strömt auch entlang einer Erstreckungsrichtung der Rippen 321. In dieser Ausführungsform ist die Dichthülse 32 mit den symmetrischen einleitenden Rippen 324 und ausleitenden Rippen 325 versehen. Die einleitenden Rippen 324 leiten das Kühlmittel in Richtung auf die Trennplatte 112, um die Wärme zu absorbieren, die von der elektrischen Steuereinheit 40 generiert wird. Die ausleitenden Rippen 325 sind symmetrisch zu den einleitenden Rippen 323 angeordnet, wobei die Drehrichtung des Läufers 36 unverändert ist. Deshalb leiten die einleitenden Rippen 325 das Kühlmittel in dem Bereich der Endkappe 14 in Richtung auf die Basisplatte 121. Auf diese Weise bildet die Dichthülse 32 im Wesentlichen unabhängige, das Kühlmittel einleitende und ausleitende Strömungskanäle. Das Kühlmittel wird durch die einleitenden Rippen 324 zu der Trennplatte 112 gelenkt, an der das Kühlmittel Wärme von der elektrischen Steuereinheit 40 absorbiert, wird dann durch die ausleitenden Rippen 325 zu der Basisplatte 121 gelenkt und strömt schließlich über die Durchgangsöffnungen 127 der Basisplatte 121 in den zweiten Aufnahmeraum 15 ein. Auf diese Weise wird eine vollständige Zirkulationsschleife gebildet, die der elektrischen Steuereinheit 40 auf wirksame Weise Wärme entzieht, so dass eine Wärmeableitung der elektrischen Steuereinheit 40 selbst erzielt wird. Vorzugsweise hat die Basisplatte 121 entsprechend jeder Gruppe von einleitenden Rippen 324 und jeder Gruppe von ausleitenden Rippen 325 eine Durchgangsöffnung 127.
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Wenn das Laufrad derart konfiguriert ist, dass seine Orientierungsrichtung zur Orientierungsrichtung in dieser Ausführungsform entgegengesetzt ist, und wenn der Motor derart konfiguriert ist, dass das Laufrad für eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird, müssen die Funktionen der einleitenden Rippen 324 und der ausleitenden Rippen 325 getauscht werden. In diesem Fall wird das Kühlmittel durch die Rippen 325 in den ersten Aufnahmeraum 13 geleitet und durch die Rippen 324 aus dem ersten Aufnahmeraum 13 geleitet.
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Wie vorstehend ausgeführt wurde, sind die Rippen 321 bei der elektrischen Kühlmittelpumpe gemäß vorliegender Erfindung in der Dichthülse 32 gebildet, um den Kühlmittelstrom derart zu lenken, dass das Kühlmittel in der Dichthülse 32 zirkuliert und die elektrische Steuereinheit 40 kühlt und damit sicherstellt, dass die Pumpe selbst in einem Zustand niedriger Temperatur bleibt. Es versteht sich, dass die Rippen 321 für eine Lenkung des Kühlmittelstroms ausgebildet sind und dass die Form, der Winkel, die Anordnungsdichte und die Dicke der Rippen 321 sämtlich die Führungs- oder Lenkungswirkung auf den Kühlmittelstrom beeinflussen und den Erfordernissen entsprechend bestimmt werden können.
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Die vorliegend beschriebene Kühlmittelpumpe kann nicht nur in dem Kühlsystem einer Brennkraftmaschine verwendet werden, sondern auch in jeder Vorrichtung, die gekühlt werden muss, wie zum Beispiel ein Turbinenmotor oder ein Boilersystem.
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Die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe wurde vorstehend eingehend beschrieben. Der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt der Kühlmittelpumpe sind einteilig ausgebildet. Dadurch werden die abzudichtenden Bereiche der Pumpe reduziert und die Dichtungseigenschaften der Pumpe verbessert. Außerdem entfällt durch die einteilige Ausbildung der beiden Gehäuseabschnitte das Zusammenfügen der beiden Gehäuseabschnitte, so dass die Produktionsleistung verbessert wird. Die Dichthülse wird darüber hinaus von der Seite, auf welcher das Laufrad liegt, in den ersten Gehäuseabschnitt eingesetzt. Dies ermöglicht eine Bemessung des Innendurchmessers der Dichtungshülse derart, dass der Innendurchmesser von dem Bereich des Laufrads zu dem Bereich der Trennplatte allmählich abnimmt. Luftblasen, die vor dem Betrieb in dem Kühlmittel vorhanden sind, und Luftblasen die während des Betriebs in dem Kühlmittel gebildet werden, lassen sich dadurch wirksam beseitigen.
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Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Zum Beispiel kann die beschriebene Kühlmittelpumpe nicht nur in dem Kühlsystem einer Brennkraftmaschine verwendet werden, sondern gleichermaßen in jeder Vorrichtung, die eine Kühlung erfordert, wie zum Beispiel ein Turbomotor oder ein Boilersystem. Der Schutzbereich der Erfindung wird daher durch die anliegenden Ansprüche bestimmt.
