DE102009018759A1

DE102009018759A1 - Pumpen-Motor-Einrichtung

Info

Publication number: DE102009018759A1
Application number: DE200910018759
Authority: DE
Inventors: Klaus-Werner Bender; Rajko Colic; Peter Köppler; Thomas Mann; Lothar Schröder
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-10-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpen-Motor-Einrichtung mit einem auf einer Pumpenwelle angeordneten Pumpenrotor 12 einer eine Flüssigkeit fördernden Pumpe und einem Elektromotor, durch dessen koaxial zur Pumpenwelle angeordnete, einen Rotor 29 tragenden Motorwelle die Pumpenwelle drehbar antreibbar ist. Pumpenwelle und Motorwelle sind einteilig als Antriebswelle 4 ausgebildet, wobei die Antriebswelle 4 im Bereich der Pumpe mittels zweier Lager drehbar gelagert ist und auf ihrem frei in den Bereich des Elektromotors ragenden Bereich den von einem Stator 21 umschlossenen Rotor 29 des Elektromotors trägt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpen-Motor-Einrichtung mit einem auf einer Pumpenwelle angeordneten Pumpenrotor einer eine Flüssigkeit fördernden Pumpe und einem Elektromotor, durch dessen koaxial zur Pumpenwelle angeordnete, einen Rotor tragende Motorwelle die Pumpenwelle drehbar antreibbar ist.
Bei derartigen Pumpen-Motor-Einrichtungen ist es bekannt die Pumpenwelle und die Motorwelle jeweils separat drehbar zu lagern und zum Ausgleich von toleranzbedingten Axialabweichungen der Drehachsen von Pumpenwelle und Motorwelle diese beiden Wellen über eine Kupplung miteinander drehfest zu verbinden.
Diese Ausbildung ist aufwendig, da sie vier Lager für die Wellen sowie eine Kupplung benötigt.
Damit ist ein großer Herstellungs- und Montageaufwand sowie eine große Baugröße erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Pumpen-Motor-Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem Bauraumbedarf einfach aufgebaut ist und eine von Herstellungstoleranzen unbeeinflusste Wellenlagerung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Pumpenwelle und Motorwelle einteilig als Antriebswelle ausgebildet sind, wobei die Antriebswelle im Bereich der Pumpe mittels zweier Lager drehbar gelagert ist und auf ihrem frei in den Bereich des Elektromotors ragenden Bereich den von einem Stator umschlossenen Rotor des Elektromotors trägt.
Diese Ausbildung benötigt nur eine Welle und zwei Lager, so dass keine Überbestimmung von Lagerstellen möglich ist.
Damit ist nur ein geringer Bauraum erforderlich.
Gleichzeitig erfolgt eine Kraftaufnahme im Bereich der Pumpe, in dem die größten aufzunehmenden Kräfte auftreten können.
Die Lagerung im Bereich der Pumpe führt zu dem weiteren Vorteil, dass dadurch eine besonders gute Ausrichtung des Pumpenrotors erfolgt, wodurch ein zu Leckage führenden Verkippen des Rotors zumindest weitgehend vermieden wird.
Zu einer besonders guten Ausrichtung des Pumpenrotors sowie eine verbiegungsfreien Lagerung der Antriebswelle kommt es, wenn die Antriebswelle beidseitig des Pumpenrotors drehbar gelagert ist.
Dabei kann die Antriebswelle durch Gleitlager oder Wälzlager gelagert sein.
In einfacher Ausbildung kann die Pumpe ein Pumpengehäuse mit einer topfartigen Ausnehmung aufweisen, in der der Pumpenrotor angeordnet ist.
Ist die Mündungsöffnung der topfartigen Ausnehmung des Pumpengehäuses zum Elektromotor gerichtet ist und ist von einem eine Wellenöffnung aufweisenden Lagerschild verschlossen, durch die die Antriebswelle ragt, und ist in dem Lagerschild eines der Lager der Antriebswelle angeordnet, so erfüllt das Lagerschild die Doppelfunktion von Gehäuseverschluss und Lagerhalter.
Der Elektromotor kann ein hülsenartiges Motorgehäuse aufweisen.
Ist dabei das Lagerschild ein erster axialer Verschluss des hülsenartigen Motorgehäuses des Elektromotors, so erfüllt das Lagerschild eine weitere Funktion.
Die der Pumpe abgewandte Öffnung des hülsenartigen Motorgehäuses kann von einer Verschlusskappe verschließbar sein.
Durch die in das Motorgehäuse freiragende Antriebswelle kann die Verschlussklappe einfach ausgebildet sein, so dass sie kein Lager und damit keine Lagerkräfte aufzunehmen hat.
Zur axialen Positionierung der Antriebswelle kann die Stirnseite des der Pumpe abgewandten freien Endes der Antriebswelle an einem Axialanschlag axial abgestützt sein.
Dabei ist die Stirnseite der Antriebswelle vorzugsweise ballig ausgebildet, so dass aufgrund weitgehend punktförmiger Anlage nur geringe Reibverluste auftreten können.
Der Axialanschlag kann vorzugsweise an der Verschlusskappe angeordnet sein.
In einfacher Toleranzen weitgehend vermeidender Ausbildung kann das Pumpengehäuse eine Lagerbohrung aufweisen, in der das dem Elektromotor abgewandte Ende der Antriebswelle drehbar gelagert ist.
Dabei ist vorzugsweise die Lagerbohrung eine Grundbohrung, an deren Boden die Antriebswelle axial abgestützt ist.
Die Pumpe kann von jeder Art Pumpentyp sein.
Vorzugsweise ist die Pumpe eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, die zu einem leckagearmen Betrieb eine exakte Lagerung ihres Pumpenrotors erfordert.
Ist die Motorwicklung des Elektromotors an dem Stator angeordnet, so sind keine aufwendigen Anschlüsse der Motorwicklung erforderlich.
Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus und eine Reduzierung der Baugröße wird dadurch erreicht, dass der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
Eine bevorzugte Anwendung besteht darin, dass die Pumpe eine Getriebeölpumpe eines Kraftfahrzeugs ist, da die geringe Baugröße dort von besonderem Vorteil ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine aufgeschnittene perspektivische Darstellung einer Motor-Pumpen-Einrichtung.
Die dargestellte Motor-Pumpen-Einrichtung besitzt ein Pumpengehäuse 1 mit einer topfartigen Ausnehmung 2, deren radial umlaufende Wandung 3 die Hubkontur einer Flügelzellenpumpe 19 bildet.
Axial ragt ein erster Endbereich einer Antriebswelle 4 in die topfartige Ausnehmung 2 und ragt mit seinem freien Ende in eine Grundbohrung 5, die am Boden der topfartigen Ausnehmung 2 in die topfartige Ausnehmung 2 mündet.
Mit seiner einen Stirnseite 6 ist die Antriebswelle 4 am Boden 7 der Grundbohrung 5 in Anlage.
Die Grundbohrung 5 bildet dabei ein erstes Gleitlager 8 für die Antriebswelle 4.
Die topfartige Ausnehmung 2 ist an ihrer Mündungsöffnung von einem Lagerschild 9 verschlossen, das an dem Pumpengehäuse 1 z. B. durch Schrauben befestigt ist.
In dem Lagerschild 9 ist koaxial zur Grundbohrung 5 eine Wellenöffnung 10 ausgebildet, durch die die Antriebswelle 4 ragt und die ein zweites Gleitlager 11 für die Antriebswelle 4 bildet.
Auf dem die topfartige Ausnehmung 2 durchragenden Teil der Antriebswelle 4 ist ein Pumperotor 12 drehfest angeordnet, in dem radiale Flügelschlitze 13 ausgebildet sind.
In den Flügelschlitzen 13 sind Drehschieber 14 radial verschiebbar geführt, die radial nach außen aus den Flügelschlitzen 13 herausragen und mit ihren nach außen gerichteten Stirnseiten an der entlang ihres radial umlaufenden Verlaufs unterschiedlichen Abstand zur Drehachse der Antriebswelle 4 aufweisenden Hubkontur der Flügelzellenpumpe 19 bildenden topfartigen Ausnehmung 2 anliegen.
Durch die Drehschieber 14 wird der Raum zwischen dem Pumpenrotor 12 und der Wandung 3 in mehrere Kammern unterteilt.
In dem Pumpengehäuse 1 ist weiterhin ein Druckanschluss 15 und ein nicht dargestellter Sauganschluss ausgebildet, die von außen zur topfartigen Ausnehmung 2 führen.
Zwischen die dem Pumpengehäuse 1 abgewandte Stirnseite des Lagerschilds 9 und einer Verschlusskappe 16 ist koaxial zur Antriebswelle 4 ein hülsenartiges Motorgehäuse 17 eines bürstenlosen Gleichstrommotors 18 mittels Spannschrauben 20 eingespannt.
Auf dem frei in das Motorgehäuse 17 ragenden Teil der Antriebswelle 4 ist ein Rotor 31 des Gleichstrommotors 18 drehfest angeordnet, der von einem an der Innenwand des hülsenartigen Motorgehäuses 17 angeordneten Stator 21 umschlossen ist.
Der Stator 21 ist mit mehreren Motorwicklungen 22 des Gleichstrommotors 18 versehen.
Auf dem freien Ende der in das Motorgehäuse 17 ragenden Antriebswelle 4 ist ein flanschartiger Träger 23 angeordnet, an dem auf einem konzentrisch umlaufenden Teilkreis mehrere Dauermagnete angeordnet sind, denen axial ein in einem Trägerbauteil 24 befestigtes Hallelement 25 gegenüber liegt.
Das Trägerbauteil 24 ist fest mit der Verschlusskappe 16 verbunden.
Es versteht sich, dass anstatt einer Hall-Sensorik auch jede andere Art einer Drehbewegungssensorik zum Erfassen der Drehbewegung der Antriebswelle 4 angewendet werden kann.
Die ballig ausgebildete Stirnseite des freien Endes der in das Motorgehäuse 17 ragenden Antriebswelle 4 ist an einem Axialanschlag 26 in Anlage, der an der Verschlusskappe 16 koaxial zur Antriebswelle 4 befestigt ist.
Anschlüsse der Motorwicklungen 22 sowie des Hallelements 25 sind zu einem Verschlussteil 27 einer aus dem Inneren des Motorgehäuses 17 nach außen führenden Öffnung 28 geführt, von dem aus Kabel zu einem Stecker führen können.

1: Pumpengehäuse
2: topfartige Ausnehmung
3: Wandung
4: Antriebswelle
5: Grundbohrung
6: Stirnseite
7: Boden
8: erstes Gleitlager
9: Lagerschild
10: Wellenöffnung
11: zweites Gleitlager
12: Pumpenmotor
13: Flügelschlitze
14: Drehschieber
15: Druckanschluß
16: Verschlußkappe
17: Motorgehäuse
18: Gleichstrommotor
19: Flügelzellenpumpe
20: Spannschrauben
21: Stator
22: Motorwicklung
23: Träger
24: Trägerbauteil
25: Hallelement
26: Axialanschlag
27: Verschlußteil
28: Öffnung
29: Rotor

Claims

Pumpen-Motor-Einrichtung mit einem auf einer Pumpenwelle angeordneten Pumpenrotor einer eine Flüssigkeit fördernden Pumpe und einem Elektromotor, durch dessen koaxial zur Pumpenwelle angeordnete, einen Rotor tragende Motorwelle die Pumpenwelle drehbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Pumpenwelle und Motorwelle einteilig als Antriebswelle (4) ausgebildet sind, wobei die Antriebswelle (4) im Bereich der Pumpe mittels zweier Lager drehbar gelagert ist und auf ihrem frei in den Bereich des Elektromotors ragenden Bereich den von einem Stator (21) umschlossenen Rotor (29) des Elektromotors trägt.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) beidseitig des Pumpenrotors (12) drehbar gelagert ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) durch Gleitlager (8, 11) oder Wälzlager gelagert ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe ein Pumpengehäuse (1) mit einer topfartigen Ausnehmung (2) aufweist, in der der Pumpenrotor (12) angeordnet ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnung der topfartigen Ausnehmung (2) des Pumpengehäuses (1) zum Elektromotor gerichtet ist und von einem eine Wellenöffnung (10) aufweisenden Lagerschild (9) verschlossen ist, durch die die Antriebswelle (4) ragt.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lagerschild (9) eines der Lager der Antriebswelle (4) angeordnet ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein hülsenartiges Motorgehäuse (17) aufweist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (9) ein erster axialer Verschluss des hülsenartigen Motorgehäuses (17) des Elektromotors ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Pumpe abgewandte Öffnung des hülsenartigen Motorgehäuses (17) von einer Verschlusskappe (16) verschließbar ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des der Pumpe abgewandten freien Endes der Antriebswelle (4) an einem Axialanschlag (26) axial abgestützt ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (26) an der Verschlusskappe (16) angeordnet ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (1) eine Lagerbohrung aufweist, in der das dem Elektromotor abgewandte Ende der Antriebswelle (4) drehbar gelagert ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung eine Grundbohrung (5) ist, an deren Boden (7) die Antriebswelle (4) axial abgestützt ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Verdrängerpumpe ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerpumpe eine Flügelzellenpumpe (19) ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwicklung (22) des Elektromotors an dem Stator (21) angeordnet ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (18) ist.
Pumpen-Motor-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Getriebeölpumpe eines Kraftfahrzeugs ist.