DE102011005304A1

DE102011005304A1 - Pumpe mit Elektromotor

Info

Publication number: DE102011005304A1
Application number: DE201110005304
Authority: DE
Inventors: Josef Frank; Alexander Fuchs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-03-29

Abstract

Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend ein Laufrad (18) mit Förderelementen (19), von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem Laufrad (18) vorhandenen Arbeitsraum, einen Elektromotor (4) mit einem Stator (13) und einem Rotor (16), ein Gehäuse (8) mit einer Saug-Portingöffnung (29) zum Einleiten des zu förderndes Fluides in den Arbeitsraum und einer Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum, wobei das Laufrad (18) mit den Förderelementen (19) und der Elektromotor (4) innerhalb des Gehäuses (8) angeordnet sind und vorzugsweise die Pumpe (5) in den Elektromotor (4) integriert ist oder umgekehrt, indem der Rotor (16) von dem Laufrad (18) gebildet ist, wobei der Stator (13) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einer Dichthülle (31) umschlossen ist und die Dichthülle (31) mit wenigstens einer Funktionsgeometrie (50), vorzugsweise mit wenigstens zwei oder drei Funktionsgeometrien (50), versehen ist zur Positionierung des Laufrades (18) und/oder des Arbeitsraumes relativ zu der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verfahren zur Herstellung eine Pumpe mit Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11 und ein Hochdruckeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
Stand der Technik
Pumpen mit Elektromotor werden für die verschiedensten technischen Anwendungen zum Fördern eines Fluides eingesetzt. Beispielsweise dienen Kraftstoffpumpen zum Fördern von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor. Der Elektromotor der Pumpe umfasst einen Stator sowie einen Rotor mit Permanentmagneten.
Dabei sind der Elektromotor und die Pumpe innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Innerhalb des Gehäuses entsteht somit ein Raum, insbesondere ein Arbeitsraum, in dem sich das zu fördernde Fluid befindet. Außerhalb des Gehäuses können Stoffe angeordnet sein, zum Beispiel Flüssigkeiten, wie Salzwasser, deren Eindringen innerhalb des Gehäuses der Pumpe zu verhindern ist, weil diese beispielsweise Schäden an dem Stator durch Korrosion verursachen können. Auch Feststoffe, wie beispielsweise Staubverschmutzungen oder kleinste Partikel können bei einem Eindringen in dem von dem Gehäuse eingeschlossenen Innenraum sowohl am Elektromotor als auch an der Pumpe Schäden verursachen.
Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Pumpe mit dem Elektromotor dauerhaft fluiddicht abzudichten, um einerseits ein Austreten des zu fördernden Fluides, zum Beispiel Kraftstoff, nach außerhalb des Gehäuses zu verhindern und andererseits schädigende Stoffe oder Medien vor dem Eindringen in dem von dem Gehäuse eingeschlossenen Innenraum mit der Pumpe und dem Elektromotor zu verhindern.
Dabei weist das Gehäuse der Pumpe mit Elektromotor eine Saug-Portingöffnung und eine Druck-Portingöffnung auf, durch welche das zu fördernde Fluid in die Pumpe ein- und ausgeleitet wird. Für eine gute Funktionsfähigkeit der Pumpe ist der Arbeitsraum, welcher sich insbesondere an einem Laufrad mit Förderelementen ausbildet, relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung zu positionieren, um ein im Wesentlichen strömungsverlustfreies ein- und ausleiten des zu fördernden Fluides zu gewährleisten.
Die DE 299 13 367 U1 zeigt eine Innenzahnradpumpe mit wenigstens einem innenverzahnten Hohlrad und einem damit kämmenden, außen verzahnten Laufrad, mit oder ohne Sichel, und mit einem elektrischen Antrieb, der dadurch gebildet ist, dass das Hohlrad das Innere eines Rotors eines bürstenlosen Elektromotors und dem Rotor benachbart ein Stator angeordnet ist, wobei der das Hohlrad enthaltende Rotor außenseitig von einem Lager oder einem Gleitlager drehbar gehalten ist, wobei der Stator gegenüber dem Rotor und gegenüber dem Inneren der Pumpe dadurch abgeschirmt und abgedichtet ist, dass das zwischen Stator und Rotor befindliche Lager oder Gleitlager für Flüssigkeit undurchlässig und an seinen beiden Stirnseiten jeweils mit einem Abschlussdeckel dicht verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Pumpe mit Elektromotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend ein Laufrad mit Förderelementen, von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem Laufrad vorhandenen Arbeitsraum, einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, ein Gehäuse mit einer Saug-Portingöffnung zum Einleiten des zu förderndes Fluides in den Arbeitsraum und einer Druck-Portingöffnung zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum, wobei das Laufrad mit den Förderelementen und der Elektromotor innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und vorzugsweise die Pumpe in den Elektromotor integriert ist oder umgekehrt, indem der Rotor von dem Laufrad gebildet ist, wobei der Stator wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einer Dichthülle umschlossen ist und die Dichthülle mit wenigstens einer Funktionsgeometrie, vorzugsweise mit wenigstens zwei oder drei Funktionsgeometrien, versehen ist zur Positionierung des Laufrades und/oder des Arbeitsraumes relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung.
An der Dichthülle ist wenigstens eine Funktionsgeometrie zur Positionierung der Dichthülle und des Startors vorhanden, so dass dadurch das Laufrad und/oder der Arbeitsraum relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung positioniert werden kann. An dem Laufrad bildet sich im Bereich der Förderelemente der Arbeitsraum aus. Hierbei ist eine entsprechende Positionierung des Arbeitsraumes zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung erforderlich, damit von der Pumpe mit Elektromotor das zu fördernde Fluid angesaugt und unter Druck aus der Pumpe herausgefördert werden kann. Dabei kann die wenigstens eine Funktionsgeometrie besonders einfach an der Dichthülle mit hergestellt werden, so dass bei der Herstellung der wenigstens einen Funktionsgeometrie an der Dichthülle sehr geringe Kosten anfallen. Dabei wird jedes Bauteil als ein Gehäuse angesehen, welches die Saug-Portingöffnung und die Druck-Portingöffnung aufweist. Als Saug-Portingöffnung wird dabei auch ein Saugkanal betrachtet und umgekehrt und als Druck-Portingöffnung wird dabei auch ein Druckkanal betrachtet und umgekehrt.
Insbesondere ist das Laufrad an der Dichthülle mittelbar oder unmittelbar gelagert und/oder das Gehäuse ist mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie, vorzugsweise mit wenigstens zwei oder drei Gegenfunktionsgeometrien, zur Positionierung des Laufrades und/oder des Arbeitsraumes relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung versehen indem die wenigstens eine Funktionsgeometrie in Wirkverbindung mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie steht und/oder die Dichthülle wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff besteht.
Das Laufrad kann dabei an der Dichthülle unmittelbar gelagert sein, indem das Laufrad, z. B. ein Außenzahnrad, unmittelbar auf der Dichthülle aufliegt oder das Laufrad kann mittelbar an der Dichthülle gelagert sein, indem z. B. auf die Dichthülle ein Gleitlagerring befestigt ist und auf dem Gleitlagerring, welcher an der Dichthülle befestigt ist, das Laufrad, z. B. ein Außenzahnrad, als Gleitlagerung gelagert ist. Bei einer unmittelbaren Lagerung des Laufrades, insbesondere des Außenzahnrades, an der Dichthülle kann das Material der Dichthülle auch unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen und/oder aus einem unterschiedlichen Material, insbesondere aus unterschiedlichem Kunststoff bestehen, beispielsweise mit einem 2K-Spritzgussverfahren hergestellt sein. An der Gleitlagerung bzw. einem Innendurchmesser der Dichthülle besteht die Dichthülle aus einem für die Gleitlagerung geeigneten Kunststoff mit einer höheren Abriebbeständigkeit als außerhalb der Gleitlagerung wo keine hohe Abriebbeständigkeit erforderlich ist. Die Pumpe kann auch zwei Laufräder, z. B. ein Außen- und ein Innenzahnrad aufweisen und das Außenzahnrad ist mittelbar an dem Laufrad gelagert und das Innenzahnrad greift in die Zähne des Außenzahnrades, so dass dadurch das Innenzahnrad an dem Außenzahnrad gelagert ist und somit das Innenzahnrad als Laufrad mittelbar an der Dichthülle gelagert ist aufgrund des Außenzahnrades. Bei einer unmittelbaren Lagerung des Laufrades an der Dichthülle ist es erforderlich, dass der Kunststoff gute Gleiteigenschaften aufweist. Hierzu ist der Kunststoff mit Kohlenstoff oder anderen Schmierstoffzusätzen zu versehen. Kohlenstoff ist jedoch elektrisch leitend, so dass ein mit Kohlenstoff versetzter Kunststoff nicht im Bereich des Steckkragens ohne eine elektrische Isolierung von elektrischen Kontaktelementen und/oder von Kontaktpins, z. B. Leadframes, ausgeführt werden kann, um die elektrische Isolierung der Kontaktelemente und/oder der Kontaktpins aufgrund des elektrisch leitenden Kunststoffes zu gewährleisten. Aus diesem Grund sind die elektrischen Kontaktelemente außerhalb des Kontaktierungsbereiches und/oder die Kontaktpins außenseitig mit einer elektrischen Isolierung versehen. Die elektrische Isolierung ist beispielsweise eine isolierende Beschichtung, insbesondere ein Lack, z. B. durch Sprühen aufgebracht, oder eine andere form- und/oder kraftschlüssig, mit den elektrischen Kontaktelementen und/oder Kontaktpins verbundene elektrische Isolierung, z. B. eine aus der Isolierung von Drähten bekannte Isolierung. Im Bereich des Steckkragens ist ferner eine hohe mechanische Festigkeit des Kunststoffes erforderlich, so dass dieser als ein glasfaserverstärkter Kunststoff ausgeführt ist. Aus diesem Grund kann der Kunststoff der Dichthülle und des Steckkragens zusätzlich mit Glasfasern versehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Laufrad unmittelbar an der Dichthülle gelagert und die Dichthülle sowie der Steckkragen bestehen aus nur einer Art von Kunststoff mit einem Schmierstoffzusatz, z. B. Kohlenstoff, und vorzugsweise mit Glasfasern und/oder sind mit einem 1K-Spritzgussverfahren hergestellt und die elektrischen Kontaktelemente außerhalb des Kontaktierungsbereiches und/oder die Kontaktpins sind außenseitig mit einer elektrischen Isolierung versehen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Dichthülle mit dem Steckkragen im 1K-Spritzgussverfahren hergestellt werden und das Laufrad an der Dichthülle unmittelbar gelagert werden und trotzdem ist der Steckkragen bei einem elektrisch leitenden Kunststoff aufgrund des Schmierstoffzusatzes elektrisch isoliert.
In einer zusätzlichen Ausführungsform besteht die Dichthülle mit dem Steckkragen aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Dadurch weist der Steckkragen eine ausreichende mechanische Festigkeit auf trotzdem kann die gesamte Dichthülle mit Steckkragen mit einem 1K-Spritzgussverfahren preiswert hergestellt werden.
Zweckmäßig wird vor dem Umspritzen des Stators mit den elektrischen Kontaktelementen und/oder der Kontaktpin auf die elektrischen Kontaktelemente außerhalb des Kontaktierungsbereiches und/oder die Kontaktpin außenseitig die elektrische Isolierung aufgebracht.
In eine weiteren Variante weist die Dichthülle außenseitig Vertiefungen und/oder Rippen auf, um die außenseitige Oberfläche der Dichthülle zu vergrößern. Dadurch die in dem Stator entstehende Wärme besser an die Umgebung außerhalb der Dichthülle abgeleitet werden, d. h. der Stator besser gekühlt werden.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist der Kunststoff mit wärmeleitenden Zusatzstoffen, z. B. Keramik und/oder Kohlenstoff, versehen, um die Wärmeleitfähigkeit der Dichthülle zu erhöhen. Dadurch kann die in dem Stator entstehende Wärme besser durch die Dichthülle an die außenseitige Oberfläche der Dichthülle geleitet werden, d. h. der Stator besser gekühlt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht zwischen der wenigstens einen Funktionsgeometrie und wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie an dem Gehäuse eine mittelbare oder unmittelbare form- und/oder kraftschlüssige Verbindung. Die wenigstens eine Funktionsgeometrie an der Dichthülle und die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie an den dem Gehäuse greifen dabei vorzugsweise formschlüssig ineinander, so dass dadurch der Stator mit der Dichthülle relativ zu dem Gehäuse mit der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung positioniert ist aufgrund der geometrischen Ausrichtung der wenigstens einen Funktionsgeometrie an der Dichthülle und der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie an dem Gehäuse. Als Gehäuse wird dabei jedes Bauteil betrachtet, welches die wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie aufweist.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist die wenigstens eine Funktionsgeometrie als wenigstens eine Auswölbung ausgebildet und/oder die wenigstens Gegenfunktionsgeometrie ist als Ausnehmung ausgebildet und vorzugsweise ist die wenigstens eine Auswölbung in der wenigstens einen Ausnehmung formschlüssig befestigt und/oder die wenigstens eine Funktionsgeometrie ist elastisch, z. B. aus Kunststoff oder Gummi hergestellt. Die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie ist an dem Gehäuse, insbesondere einem Gehäusedeckel oder einem Gehäuse der Hochdruckpumpe, mit Urformen, beispielsweise einem Gussverfahren, hergestellt. Dadurch ist die erzielte Genauigkeit der Gegenfunktionsgeometrie an dem Gehäuse gering, weil das Gehäuse nicht spanabhebend bearbeitet wird. Aufgrund der elastischen Eigenschaften der wenigstens einen Funktionsgeometrie kann beim Einführen beispielsweise eines Zentrierkegels in die Ausnehmung sich der Zentrierkegel verformen und dadurch trotz einer unterschiedlichen Geometrie der Ausnehmung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zentrierkegel und der Ausnehmung hergestellt werden. Damit ist es nicht erforderlich, die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie, z. B. die Ausnehmung mit einer hohen Genauigkeit spanabhebend teuer herzustellen.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Auswölbung eine konische Geometrie, z. B. als Zentrierkegel, auf.
In einer Variante ist die wenigstens einen Ausnehmung als eine Bohrung, vorzugsweise mit einer kreisförmigen oder rechteckförmigen Querschnittsform, ausgebildet.
Zweckmäßig ist die wenigstens eine Funktionsgeometrie und/oder die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie als wenigstens eine Positioniernut oder wenigstens eine Stufe ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Dichthülle an oder in der wenigstens einen Funktionsgeometrie und dem Gehäuse an oder in der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie je ein Formschlussteil, insbesondere eine Dichtung, angeordnet und vorzugsweise ist das wenigstens eine Formschlussteil elastisch.
Insbesondere besteht zwischen der Dichthülle und dem Gehäuse eine mittelbar formschlüssige Verbindung mittels des wenigstens einen Formschlussteiles und vorzugsweise besteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Dichthülle und dem Gehäuse. Das Formschlussteil kann dabei einerseits sowohl zum Formschluss zwischen der Funktionsgeometrie und der Gegenfunktionsgeometrien und damit eine mittelbare formschlüssige Verbindung zwischen der Funktionsgeometrie und der Gegenfunktionsgeometrie herstellen und ferner kann das Formschlussteil als Dichtung, insbesondere Dichtring, ausgebildet sein, um damit zusätzlich zur Abdichtung des Gehäuses dienen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Pumpe eine Zahnradpumpe, insbesondere Innenzahnradpumpe, so dass die Pumpe zwei Laufräder als Zahnräder umfasst.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Pumpe mit Elektromotor, insbesondere einer in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Pumpe, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines Laufrades mit Förderelementen, zur Verfügung stellen eines Gehäuses mit einer Saug-Portingöffnung zum Einleiten des zu förderndes Fluides in den Arbeitsraum und einer Druck-Portingöffnung zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum, zur Verfügung stellen eines Elektromotors mit einem Stator und einem Rotor zum Antrieb der Pumpe, wobei das Laufrad mit den Förderelementen und der Elektromotor innerhalb des Gehäuses angeordnet werden, Montieren des Laufrades mit Förderelementen und des Elektromotors innerhalb des Gehäuses zu der Pumpe mit Elektromotor, so dass sich an dem Laufrad ein Arbeitsraum ausbildet, wobei der Stator von einer Dichthülle umschlossen wird und an der Dichthülle wenigstens eine Funktionsgeometrie, vorzugsweise wenigstens zwei oder drei Funktionsgeometrien, zur Verfügung gestellt wird bzw. werden und mit der wenigstens einen Funktionsgeometrie das Laufrades und/oder der Arbeitsraum relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung positioniert wird.
In einer ergänzenden Variante wird das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie hergestellt, insbesondere ist das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses mit der wenigstens einen Funktionsgeometrie ein Bauteil, das die Saug-Portingöffnung und die Druck-Portingöffnung aufweist und/oder der Stator wird mit Spritzgießen aus Kunststoff von der Dichthülle umschlossen. Das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses, insbesondere der Gehäusedeckel, stellt nur ein Bauteil dar und weist sowohl die wenigstens eine Funktionsgeometrie als auch die Saug-Portingöffnung und die Druck-Portingöffnung auf. Dieses Bauteil wird dabei mit Urformen, beispielsweise einem Druckgussverfahren, insbesondere einem Aluminiumdruckgussverfahren, hergestellt und dadurch ist die Ausrichtung der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie zu der Druck-Portingöffnung und der Saug-Portingöffnung konstant oder mit entsprechenden Abweichungen im Rahmen des Herstellungsgenauigkeit versehen, so dass dadurch dieses Bauteil preiswert hergestellt werden kann. Die beim Urformen, z. B. dem Aluminiumdruckgussverfahren, auftretenden Fertigungsungenauigkeiten in der geometrischen Ausrichtung zwischen der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie und der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung sind dabei ausreichend gering, um das Laufrad und/oder den Arbeitsraum relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung mit einer ausreichend hohen Genauigkeit zu positionieren.
In eine weiteren Ausgestaltung wird das Gehäuse oder der Teil des Gehäuses mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie und der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung mit Urformen, vorzugsweise Aluminiumdruckguss oder Aluminiumkokillenguss, hergestellt, vorzugsweise ohne eine spanabhebende Bearbeitung und/oder die wenigstens eine Funktionsgeometrie wird an der Dichthülle in Wirkverbindung, insbesondere als mittelbare oder unmittelbare formschlüssige Verbindung, mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie gebracht. Beim Urformen, beispielsweise dem Aluminiumdruckgussverfahren, kann das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses mit einer ausreichenden hohen Genauigkeit hergestellt werden und dabei ist keine aufwendige und teure spanabhebende Bearbeitung zur Herstellung der Gegenfunktionsgeometrie bzw. der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie an dem Gehäuse oder dem Teil des Gehäuses erforderlich, weil die Gegenfunktionsgeometrie bereits beim Urformen des Gehäuses oder des Teils des Gehäuses, insbesondere des Gehäusedeckels, mit hergestellt werden kann
Insbesondere wird die wenigstens eine Funktionsgeometrie als wenigstens eine Auswölbung, z. B. ein Zentrierkegel, und/oder als wenigstens eine Positioniernut und/oder wenigstens eine Stufe hergestellt und/oder die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie wird als wenigstens eine Ausnehmung, z. B. Bohrung, und/oder als wenigstens eine Positioniernut und/oder wenigstens eine Stufe hergestellt.
Pumpen mit Elektromotor werden insbesondere auch als Vorförderpumpen an einem Hochdruckeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors eingesetzt. Hierzu ist die elektrische Vorförderpumpe an einer Hochdruckpumpe angeordnet und die Hochdruckpumpe ist dabei wiederum an dem Verbrennungsmotor befestigt. Aufgrund dieser Befestigung der elektrischen Vorförderpumpe mittelbar an dem Verbrennungsmotor ist die elektrische Vorförderpumpe als Pumpe mit Elektromotor hohen mechanischen Belastungen, insbesondere aufgrund von Vibrationen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Dies führt zu Relativbewegungen zwischen Komponenten des Stators. Aufgrund der Umhüllung bzw. Kapselung bzw. Dichthülle, welche den Stator umgibt, werden diese Komponenten des Stators mechanisch befestigt, sodass dadurch Relativbewegungen zwischen den Komponenten des Stators im Wesentlichen ausgeschlossen werden können und dadurch ein daraus resultierender Verschleiß des Stators verringert werden kann und sich dadurch die Lebensdauer der Pumpe mit dem Elektromotor wesentlich verlängert.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Dichthülle als eine Umspritzung oder Aufschrumpfung oder Kapselung ausgebildet und/oder die Dichthülle ist stoffschlüssig mit dem Stator verbunden. Die Dichthülle wird dadurch mittels Spritzgießen bei einer Umspritzung oder durch Aufschrumpfen, beispielsweise als ein Schrumpfschlauch oder ein Schrumpfgebilde auf den Stator aufgebracht.
In einer ergänzenden Variante besteht die Dichthülle wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoff.
Zweckmäßig umfasst der Stator einen weichmagnetischen Kern, insbesondere ein Blechpaket, Wicklungen als Elektromagnete und vorzugsweise elektrische Kontaktelemente.
In einer ergänzenden Ausführungsform sind in den Rotor Permanentmagnete integriert und die Permanentmagnete sind in das Laufrad integriert, so dass der Rotor von dem Laufrad gebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Förderelemente Schaufeln oder Zähne eines Zahnrades.
In einer ergänzenden Variante ist die Pumpe eine Zahnradpumpe, insbesondere Innenzahnradpumpe.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind der weichmagnetische Kern und die Wicklungen als Elektromagnete vollständig von der Dichthülle umschlossen und die elektrischen Kontaktelemente sind teilweise von der Dichthülle umschlossen, so dass ein Teil der Kontaktelemente außerhalb der Dichthülle angeordnet ist.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist der Stator, insbesondere der weichmagnetische Kern, die Wicklungen und teilweise die elektrischen Kontaktelemente, fluiddicht von der Dichthülle eingeschlossen.
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird der Stator mit Spritzgießen oder Schrumpfen mit der Dichthülle umschlossen.
Vorzugsweise wird die Dichthülle mit einem, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoff hergestellt und/oder wird der Stator von der Dichthülle fluiddicht umschlossen.
In einer ergänzenden Ausgestaltung werden ein weichmagnetische Kern und Wicklungen als Elektromagnete des Stators vollständig von der Dichthülle umschlossen und die elektrischen Kontaktelemente werden teilweise von der Dichthülle umschlossen.
Erfindungsgemäßes Hochdruck-Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Hochdruckpumpe, ein Hochdruck-Rail, eine elektrische Vorförderpumpe zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank zu der Hochdruckpumpe, wobei die elektrische Vorförderpumpe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Pumpe mit Elektromotor ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung bildet das Laufrad den Rotor und/oder an oder in dem Laufrad sind die Permanentmagnete angeordnet oder integriert, d. h. vorzugsweise ist die Pumpe in den Elektromotor integriert oder umgekehrt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Pumpe in den Elektromotor oder umgekehrt integriert, vorzugsweise stellen die Pumpe und der Elektromotor untrennbare Baueinheiten dar.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht der Rotor teilweise aus Blechplatten. Vorzugsweise sind die Blechplatten mit einer Isolierschicht umgegeben. Die Isolierung um die Blechplatten sowie die Ausbildung des übrigen Rotors aus Blechplatten hat die Aufgabe, dass im Rotor keine oder nur sehr geringe Wirbelströme auftreten.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht der Rotor wenigstens teilweise, insbesondere vollständig aus Sinterstahl.
In einer weiteren Variante umfasst die Pumpe mit Elektromotor eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für das Fluid, die in den Arbeitsraum münden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Pumpe eine Außenzahnradpumpe oder eine Kreiselpumpe oder eine Flügelzellenpumpe.
Zweckmäßig umfasst die Pumpe mit, vorzugsweise integriertem, Elektromotor eine, vorzugsweise elektronische, Steuerungseinheit zur Steuerung der Bestromung der Elektromagnete.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Pumpe eine Strömungsmaschine.
Zweckmäßig besteht das Gehäuse der Vorförderpumpe und/oder das Gehäuse der Hochdruckpumpe und/oder das Innen- und/oder Außenzahnrad wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium.
Insbesondere ist die Förderleistung der elektrischen Vorförderpumpe steuerbar und/oder regelbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems,
2 eine perspektivische Ansicht einer Vorförderpumpe ohne Gehäuse und eines Stators ohne Dichthülle,
3 eine Explosionsdarstellung der Vorförderpumpe gemäß 2,
4 eine perspektivische Ansicht des Stators mit Dichthülle und zwei Dichtringen ohne Funktionsgeometrie,
5 einen Schnitt des Stators mit Dichthülle gemäß 4,
6 einen Schnitt des Stators mit Dichthülle und eines Gehäusedeckels mit Funktions- und Gegenfunktionsgeometrie in einem ersten Ausführungsbeispiel,
7 eine Detaildarstellung aus 6 der Funktionsgeometrie vor einer Deformation der Funktionsgeometrie,
8 eine Detaildarstellung aus 6 der Funktionsgeometrie nach einer Deformation der Funktionsgeometrie,
9 einen Schnitt des Stators mit Dichthülle und eines Gehäusedeckels mit Funktions- und Gegenfunktionsgeometrie in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
10 einen Schnitt des Stators mit Dichthülle und eines Gehäusedeckels mit Funktions- und Gegenfunktionsgeometrie in einem dritten Ausführungsbeispiel,
11 eine Ansicht eines Kraftfahrzeuges.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Pumpenanordnung 1 eines Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Eine elektrische Vorförderpumpe 3 fördert aus einem Kraftstofftank 41 durch eine Kraftstoffleitung 35 Kraftstoff. Anschließend wird der Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe 3 zu einer Hochdruckpumpe 7 gefördert. Die Hochdruckpumpe 7 ist von einem Verbrennungsmotor 39 mittels einer Antriebswelle 44 angetrieben.
Die elektrische Vorförderpumpe 3 weist einen Elektromotor 4 und eine Pumpe 5 auf (2 und 3). Dabei ist der Elektromotor 4 der Pumpe 5 in die Pumpe 5 integriert und ferner ist die elektrische Vorförderpumpe 3 an der Hochdruckpumpe 7 unmittelbar angeordnet. Die Hochdruckpumpe 7 fördert Kraftstoff unter Hochdruck, beispielsweise einem Druck von 1000, 3000 oder 4000 bar durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 36 zu einem Hochdruck-Rail 42. Von dem Hochdruck-Rail 42 wird der Kraftstoff unter Hochdruck von einem Injektor 43 einem nicht dargestellten Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 39 zugeführt. Der nicht für die Verbrennung benötigte Kraftstoff wird mittels einer Rücklaufkraftstoffleitung 37 wieder zu dem Kraftstofftank 41 zurückgeführt. Die Portingöffnungen 28 (2) der elektrischen Vorförderpumpe 3 sind ohne eine externe Verbindung mit der Hochdruckpumpe 7 verbunden (1 und 3). Die Anbauposition der elektrischen Vorförderpumpe 3 an der Hochdruckpumpe 7 ist dabei dahingehend gewählt, dass durch kurze hydraulische Verbindungen der Kraftstoff von der Druckseite der Vorförderpumpe 3 zu der Saugseite der Hochdruckpumpe 7 geleitet werden kann. In der Kraftstoffleitung 35 von dem Kraftstofftank 41 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 ist ein Kraftstofffilter 38 eingebaut. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Kraftstoffleitung 35 vom Kraftstofftank 41 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 kostengünstig ausgebildet werden, da sie keinem Überdruck standhalten muss. Der Elektromotor 4 (2 und 3) der elektrischen Vorförderpumpe 3 wird mit Drehstrom bzw. Wechselstrom betrieben und ist in der Leistung steuerbar und/oder regelbar. Der Drehstrom bzw. Wechselstrom für den Elektromotor 4 wird von einer nicht dargestellten Leistungselektronik aus einem Gleichspannungsnetz eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges 40 zur Verfügung gestellt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist damit eine elektronisch kummutierte Vorförderpumpe 3.
Die elektrische Vorförderpumpe 3 weist ein Gehäuse 8 mit einem Gehäusetopf 10 und einem Gehäusedeckel 9 auf (3). Innerhalb des Gehäuses 8 der Vorförderpumpe 3 sind die Pumpe 5 als Innenzahnradpumpe 6 bzw. Zahnradpumpe 26 und der Elektromotor 4 angeordnet. Der Gehäusetopf 10 ist mit einer Aussparung 57 versehen. Der Elektromotor 4 weist einen Stator 13 mit Wicklungen 14 als Elektromagnete 15 und einen Weicheisenkern 45 als weichmagnetischen Kern 32 auf, der als ein Blechpaket 33 ausgebildet ist. Innerhalb des Stators 13 ist die Pumpe 5 als Innenzahnradpumpe 6 mit einem Innenzahnrad 22 mit einem Innenzahnring 23 und ein Außenzahnrad 24 mit einem Außenzahnring 25 positioniert. Das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 stellt damit ein Zahnrad 20 und ein Laufrad 18 dar und der Innen- und Außenzahnring 23, 25 weisen Zähne 21 als Förderelemente 19 auf. Zwischen dem Innen- und Außenzahnrad 22, 24 bildet sich ein Arbeitsraum 47 aus. In das Außenzahnrad 24 sind Permanentmagnete 17 eingebaut, so dass das Außenzahnrad 24 auch einen Rotor 16 des Elektromotors 4 bildet. Der Elektromotor 4 ist damit in die Pumpe 5 integriert bzw. umgekehrt. Die Elektromagnete 15 des Stators 13 werden abwechselnd bestromt, so dass aufgrund des sich an den Elektromagneten 15 entstehenden Magnetfeldes der Rotor 16 bzw. das Außenzahnrad 24 in eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 27 versetzt wird.
Der Gehäusedeckel 9 dient als Lager 11 bzw. Axiallager 11 bzw. Gleitlager 11 für das Innen- bzw. Außenzahnrad 22, 24. Ferner sind in den Gehäusedeckel 9 eine Saug-Portingöffnung 29 bzw. ein Saugkanal 29 und eine Druck-Portingöffnung 30 bzw. ein Druckkanal 30, jeweils als Portingöffnungen 28, eingearbeitet. Durch die Saug-Portingöffnung 29 strömt das zu fördernde Fluid, nämlich Kraftstoff, in die Vorförderpumpe 3 ein aus der Druck-Portingöffnung 30 strömt der Kraftstoff wieder aus der Vorförderpumpe 3 aus. Außerdem weist der Gehäusetopf 9 und der Gehäusedeckel 10 jeweils drei Bohrungen 46 auf, in denen nicht dargestellte Schrauben zum Zusammenschrauben des Gehäusetopfes 9 und des Gehäusedeckels 10 positioniert sind.
In 4 und 5 ist der Stators 3 dargestellt, welcher von einer Dichthülle 31 als Kapselung umschlossen ist. Die Dichthülle 31 stellt dabei eine Umspritzung 31 oder eine Aufspritzung 31 dar und ist mittels Spritzgießen in einem Spritzgusswerkzeug hergestellt und dabei mit dem Stator 31 stoffschlüssig verbunden. Dabei sind von der Dichthülle 31 als Komponenten des Stators 13 sowohl die Elektromagnete 15 als auch der Weicheisenkern 45 des Stators 13 von der Dichthülle 31 vollständig umschlossen. Ein elektrisches Kontaktelement 34 als weitere Komponente des Stators 13 umfasst das Kontaktpin 48 und die Kontaktleitung 49. An dem Stator 13 sind dabei mehrere Kontaktpins 48 mit zugeordneten Kontaktleitungen 49 vorhanden, sodass der Stator 13 damit auch mehrere elektrische Kontaktelemente 34 aufweist. In 5 ist nur ein elektrisches Kontaktelement 34 dargestellt. Mittels der elektrischen Kontaktelemente 34 werden die Wicklungen 14 mit Wicklungsdrähten 56 des Stators 13 bestromt. Die Kontaktpins 48 sind dabei teilweise nicht von der Dichthülle 31 aus thermoplastischem Kunststoff umschlossen, sodass an diesem, nicht von der Dichthülle 31 umschlossenen Teil der elektrischen Kontaktelemente 34 diese mit nicht dargestellten Gegenkontaktelementen in mechanische und elektrische Verbindung gebracht werden können zur Bestromung der Wicklungen 14 des Stators 13. Die Dichthülle 31 weist dabei ferner einen Steckkragen 55 auf. Der Steckkragen 55 (4 und 5) ist dabei nach der Montage der elektrischen Vorförderpumpe 3 in der Aussparung 57 des Gehäusetopfes 10 angeordnet (nicht dargestellt).
Die Dichthülle 31 weist zwei Nuten 51 zur Aufnahme je eines Dichtrings 54 auf. Mittels der beiden vollständig umlaufenden Dichtringe 54 als Dichtungen 53 kann der Steckkragen 55 als auch die Dichthülle 31 bezüglich des Gehäusetopfes 10 und des Gehäusedeckels 9 fluiddicht abgedichtet werden. Die beiden Dichtringe 54 verhindern somit einerseits ein Eindringen von schädigenden Medien in den von dem Gehäuse 8 eingeschlossenen Innenraum und andererseits kann das von der Innenzahnradpumpe 6 geförderte Fluid, nämlich Kraftstoff, nicht nach außerhalb des Gehäuses 8 gelangen. Die Nuten 51 weisen dabei zu der Rotationsachse 27 einen größeren Abstand auf als die Wicklungen 14. Die Nuten 51 sind dadurch an einem Außendurchmesser des Stators 13 bzw. der Dichthülle 31 angeordnet, sodass dadurch für die Nuten 51 kein zusätzlicher radialer Bauraum zwischen den Wicklungen 14 und dem Außenzahnrad 24 benötigt wird. Die Dichthülle 31 ist zusätzlich mit dem Haltering 52 versehen. Mittels des Halteringes 52 kann ein Gleitlager aus Metall zur mittelbaren Gleitlagerung des Außenzahnrades 24 an der Dichthülle 31 befestigt werden. Abweichend hiervon kann die Dichthülle 31 keinen Haltering 52 aufweisen und das Außenzahnrad 24 ist unmittelbar an der Dichthülle 31 gelagert (nicht dargestellt).
Die elektrischen Kontaktelemente 34 sind aus Metall, zum Beispiel Kupfer, hergestellt und die Dichthülle 31 besteht aus thermoplastischem Kunststoff. Dabei weist das Metall der elektrischen Kontaktelemente 34 und der Kunststoff der Dichthülle 31 unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Dadurch kann es zu einer Mikroleckage entlang der Kontaktelemente 34 zwischen den elektrischen Kontaktelementen 34 und der Dichthülle 31 kommen. Eine derartige Mikroleckage entlang der elektrischen Kontaktelemente 34 hat jedoch keine Auswirkungen auf eine Abdichtung des Arbeitsraumes 47 mit dem zu fördernden Fluid zu der Umgebung der elektrischen Vorförderpumpe 3, weil von der Dichthülle 31 die Wicklungen 14 und der Weicheisenkern 45 vollständig umschlossen und damit fluiddicht bezüglich des Arbeitsraumes 47 im Bereich des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 abgedichtet ist.
In den 6 bis 8 ist erstes Ausführungsbeispiel zur Ausführung von Funktionsgeometrien 50 an der Dichthülle 31 und von Gegenfunktionsgeometrien 58 an dem Gehäuse 8, nämlich dem Gehäusedeckel 9 als ein Teil 12 des Gehäuses 8 dargestellt. Vom Stator 13 sind in den 6 bis 8 nur die Dichthülle 31 abgebildet. Die Dichthülle 31 weist dabei drei Funktionsgeometrien 50 auf, von denen in 6 zwei und in 7 und 8 nur eine dargestellt ist. Die Funktionsgeometrie 50 stellt dabei eine Auswölbung 59 dar, welche als Zentrierkegel 60 ausgebildet ist. Innerhalb des Zentrierkegels 60 ist zentrisch ein Verformungskanal 61 vorhanden. Die drei Zentrierkegel 60 an der Dichthülle 31 weisen dabei elastische Eigenschaften auf. Dabei kann der übrige Teil der Dichthülle 31 ebenfalls diese elastische Eigenschaften aufweisen oder nur der Zentrierkegel 60, d. h. die Funktionsgeometrien 50, weisen diese Eigenschaften auf, so dass in diesem letzten Fall die Dichthülle 31 mit den Funktionsgeometrien 50 mittels eines 2K-Spritzgussverfahrens hergestellt ist mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften der Dichthülle 31. An dem Gehäusedeckel 9 sind die drei Gegenfunktionsgeometrien 58 vorhanden, welche als Bohrungen 65 ausgebildete Ausnehmungen 64 sind. Der Gehäusedeckel 9 bzw. das Teil 12 des Gehäuses 8 ist dabei mittels eines Aluminiumdruckgussverfahrens aus Aluminium hergestellt und beim Herstellen mittels des Aluminiumdruckgussverfahrens werden sowohl die Gegenfunktionsgeometrien 58 als Ausnehmungen 64 als auch die Saug-Portingöffnung 29 und die Druck-Portingöffnung 30 mit hergestellt. Dadurch ist in vorteilhafter Weise keine aufwendige zusätzliche Nachbearbeitung, insbesondere spanabhebend nach dem Urformen des Gehäusedeckels 9, erforderlich und bereits nach dem Urformen des Gehäusedeckels 9 sind die Gegenfunktionsgeometrien 58 und die Saug- und Druck-Portingöffnung 29, 30 vorhanden. Das Außenzahnrad 24 ist mittelbar oder unmittelbar an der Dichthülle 31 gelagert, so dass aufgrund einer Positionierung der Dichthülle 31 relativ zu dem Gehäusedeckel 9 auch die Position des Arbeitsraumes 47 und des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 relativ zu dem Gehäusedeckel 9 dadurch vorgegeben ist. Bei der Montage der elektrischen Vorförderpumpe 3 wird zunächst die Dichthülle 31 auf den Gehäusedeckel 9 dahingehend aufgelegt, dass die konischen Zentrierkegel 60 gemäß der Darstellung in 7 aus den Begrenzungen des Gehäusedeckels 9 an den Bohrungen 65 aufliegen. Hierbei tritt in 7 keine oder im Wesentlichen keine elastische Verformung des elastischen Zentrierkegels 60 auf. Bei der Herstellung des Gehäusedeckels 9 mittels des Aluminiumdruckgussverfahrens treten geringfügige Herstellungsungenauigkeiten in der Größe bzw. dem Durchmesser der Bohrung 65 auf. Um diese Ungenauigkeiten auszugleichen, weist der Zentrierkegel 60 am unteren Ende im Bereich der übrigen Dichthülle 31 einen größeren Durchmesser auf als die Bohrung 65, d. h. ein Übermaß. Bei der endgültigen Montage des Stators 13 mit der Dichthülle 31 an dem Gehäusedeckel 9 wird die Dichthülle 31 mit dem Zentrierkegel 60 in die Bohrungen 65 gemäß der Darstellung in 8 eingedrückt, so dass sich dadurch der Zentrierkegel 60 elastisch verformt. Die Verformung des Zentrierkegels 60 wird dabei auch zusätzlich dadurch erleichtert, dass dieser zentrisch den Verformungskanal 61 aufweist, und sich in dem Bereich des unteren Endes des Verformungskanales 61 dieser wenigstens teilweise verschlossen wird. Dadurch ist es möglich, auch bei unterschiedlichen Größen der Bohrung 65 eine spaltfreie formschlüssige Verbindung zwischen dem Zentrierkegel 60 außenseitig und der Bohrung 65 an dem Gehäusedeckel 9 zu erreichen. In dem in 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der elektrischen Vorförderpumpe 3 wird die Abdichtung des Gehäuses 8 nach außen nicht mit der Funktionsgeometrie 50, d. h. dem Zentrierkegel 60, erreicht, sondern mittels der in 4 und 5 dargestellten Dichtungen 53 in der Nuten 51, d. h. den Dichtungen 53 jeweils in den beiden Nuten 51.
In 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Ausbildung der Funktions- und Gegenfunktionsgeometrie 50, 58 an der elektrischen Vorförderpumpe 3 dargestellt. Die Gegenfunktionsgeometrie 58 an dem Gehäusedeckel 9 ist dabei als eine Stufe 62 ausgebildet und die Funktionsgeometrie 50 an der Dichthülle 31 ist ebenfalls als Stufe 62 ausgebildet. Die Stufe 62 ist dabei als an dem Gehäusedeckel 9 als ein vollständig umlaufender Ring ausgebildet und die Stufe 62 an der Dichthülle 31 ist ebenfalls als ein vollständig umlaufender Ring ausgebildet und in 9 ist aufgrund der Schnittbildung der Ring nur einmal geschnitten und damit sind die beiden Stufen 62 in 9 nur einmal dargestellt. Zwischen der Stufe 62 an dem Gehäusedeckel 9 und der Stufe 62 an der Dichthülle 31 ist in radialer Richtung die Dichtung 53 als Dichtring 54 angeordnet. Dabei ist der Dichtring 54 radial zwischen dem Gehäusedeckel 9 und der Dichthülle 31 vorgespannt, d. h. zwischen einem Teil der Stufe 62 sowohl an dem Gehäusedeckel 9 als auch an der Dichthülle 31, welcher jeweils einen konstanten Abstand zu der Rotationsachse 27 aufweisen. Mit der Dichtung 53 zwischen den beiden Stufen 62 kann somit das Gehäuse 8 der elektrischen Vorförderpumpe 3 nach außen fluiddicht abgedichtet werden. Dadurch sind in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Nuten 51 mit den Dichtringen 54 gemäß 4 und 5 erforderlich. Ferner dient der Dichtring 54 auch als Formschlussteil 66, weil mittels des Formschlussteiles 66, der auch als Dichtring 54 dient, eine mittelbar formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel 9 und der Dichthülle 31 hergestellt ist und dadurch die Dichthülle 31 relativ zu dem Gehäusedeckel 9 positioniert ist und somit auch der Arbeitsraum 47 und das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 aufgrund der Lagerung des Außenzahnrades 24 an der Dichthülle 31 entsprechend relativ zu dem Gehäusedeckel 9 mit dem Saugkanal 29 und dem Druckkanal 30 positioniert sind. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit des Formschlussteiles 66 bzw. des Dichtringes 54 besteht auch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel 9 und der Dichthülle 31.
In 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Funktions- und Gegenfunktionsgeometrie 50, 58 der elektrischen Vorförderpumpe 3 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 9 beschrieben. Die Funktionsgeometrie 50 an der Dichthülle 31 ist als eine Positioniernut 63 ausgebildet und die Gegenfunktionsgeometrie 58 an dem Gehäusedeckel 9 ist ebenfalls als eine Positioniernut 63 ausgebildet. In der Positioniernut 63 sowohl an dem Gehäusedeckel 9 als auch an der Dichthülle 31 ist das Formschlussteil 66 angeordnet, welches Noppen aufweist. Aufgrund des Formschlussteiles 66 in den beiden Positioniernuten 63 entsteht eine mittelbare formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel 9 und der Dichthülle 31. Das Formschlussteil 66 weist ferner elastische Eigenschaften auf, so dass dadurch Fertigungsungenauigkeiten der Positioniernut 63 an dem Gehäusedeckel 9 ausgeglichen werden können und außerdem das Formschussteil 66 als eine Dichtung 53, nämlich als vollständig umlaufender Dichtring 54, zur Abdichtung des Gehäuses 8 der elektrischen Vorförderpumpe 3 dient.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen elektrischen Vorförderpumpe 3 wesentliche Vorteile verbunden. Der Stator 13 ist vollständig von der Dichthülle 31 bzw. der Kapselung 31 umschlossen und die Dichthülle 31 wird mittels Spritzgießen in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Dabei werden beim Spritzgießen der Dichthülle 31 bzw. beim Umspritzen des Stators 31 aufgrund der Geometrie des Spritzgusswerkzeuges an der Dichthülle 31 Funktionsgeometrien 50, z. B. die Zentrierkegel 60, mit hergestellt. Beim Urformen des Gehäusedeckels 8 werden neben der Saug- und Druck-Portingöffnung 29, 30 auch die Gegenfunktionsgeometrien 58, z. B. die Ausnehmungen 64, mit hergestellt, so dass dadurch durch ein Einführen der Zentrierkegel 60 in die Ausnehmungen 64 die Dichthülle 31 und damit auch das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 relativ zu dem Gehäusedeckel 9 positioniert werden kann. Bei der Herstellung der Funktionsgeometrie 50 und der Gegenfunktionsgeometrien 58 treten im Wesentlichen keine Kosten auf, weil diese bereits beim Urformen bzw. Spritzgießen sowohl der Dichthülle 31 als auch des Gehäusedeckels 9 mit hergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29913367 U1 [0006]

Claims

Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (40), zum Fördern eines Fluides, umfassend – ein Laufrad (18) mit Förderelementen (19), von dem um eine Rotationsachse (27) eine Rotationsbewegung ausführbar ist, – einen an dem Laufrad (18) vorhandenen Arbeitsraum (47), – einen Elektromotor (4) mit einem Stator (13) und einem Rotor (16), – ein Gehäuse (8) mit einer Saug-Portingöffnung (29) zum Einleiten des zu förderndes Fluides in den Arbeitsraum (47) und einer Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum (47), – wobei das Laufrad (18) mit den Förderelementen (19) und der Elektromotor (4) innerhalb des Gehäuses (8) angeordnet sind und – vorzugsweise die Pumpe (5) in den Elektromotor (4) integriert ist oder umgekehrt, indem der Rotor (16) von dem Laufrad (18) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einer Dichthülle (31) umschlossen ist und die Dichthülle (31) mit wenigstens einer Funktionsgeometrie (50), vorzugsweise mit wenigstens zwei oder drei Funktionsgeometrien (50), versehen ist zur Positionierung des Laufrades (18) und/oder des Arbeitsraumes (47) relativ zu der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30).
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) an der Dichthülle (31) mittelbar oder unmittelbar gelagert ist und/oder das Gehäuse (8) mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie (58), vorzugsweise mit wenigstens zwei oder drei Gegenfunktionsgeometrien (58), zur Positionierung des Laufrades (18) und/oder des Arbeitsraumes (47) relativ zu der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30) versehen ist indem die wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) in Wirkverbindung mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie (58) steht und/oder die Dichthülle (31) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff besteht.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) und wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie (58) an dem Gehäuse (8) eine mittelbare oder unmittelbare form- und/oder kraftschlüssige Verbindung besteht.
Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) als wenigstens eine Auswölbung (59) ausgebildet ist und/oder die wenigstens Gegenfunktionsgeometrie (58) als Ausnehmung (64) ausgebildet ist und vorzugsweise die wenigstens eine Auswölbung (59) in der wenigstens einen Ausnehmung (64) formschlüssig befestigt ist und/oder die wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) elastisch ist, z. B. aus Kunststoff oder Gummi hergestellt ist.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Auswölbung (59) eine konische Geometrie, z. B. als Zentrierkegel (60), aufweist.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens einen Ausnehmung (64) als eine Bohrung (65), vorzugsweise mit einer kreisförmigen oder rechteckförmigen Querschnittsform, ausgebildet ist.
Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) und/oder die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie (58) als wenigstens eine Positioniernut (63) oder wenigstens eine Stufe (62) ausgebildet ist.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dichthülle (31) an oder in der wenigstens einen Funktionsgeometrie (50) und dem Gehäuse (8) an oder in der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie (58) je ein Formschlussteil (66), insbesondere eine Dichtung (53), angeordnet ist und vorzugsweise das wenigstens eine Formschlussteil (66) elastisch ist.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dichthülle (31) und dem Gehäuse (8) eine mittelbar formschlüssige Verbindung mittels des wenigstens einen Formschlussteiles (66) besteht und vorzugsweise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Dichthülle (31) und dem Gehäuse (8) besteht.
Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) eine Zahnradpumpe (26), insbesondere Innenzahnradpumpe (6), ist, so dass die Pumpe (5) zwei Laufräder (18) als Zahnräder (22, 24) umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere einer Pumpe (5) mit Elektromotor (4) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten: – zur Verfügung stellen eines Laufrades (18) mit Förderelementen (19), – zur Verfügung stellen eines Gehäuses (8) mit einer Saug-Portingöffnung (29) zum Einleiten des zu förderndes Fluides in den Arbeitsraum (47) und einer Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum (47), – zur Verfügung stellen eines Elektromotors (4) mit einem Stator (13) und einem Rotor (16) zum Antrieb der Pumpe (5), – wobei das Laufrad (18) mit den Förderelementen (19) und der Elektromotor (4) innerhalb des Gehäuses (8) angeordnet werden, – Montieren des Laufrades (18) mit Förderelementen (19) und des Elektromotors (4) innerhalb des Gehäuses (8) zu der Pumpe (5) mit Elektromotor (4), so dass sich an dem Laufrad (18) ein Arbeitsraum (47) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) von einer Dichthülle (31) umschlossen wird und an der Dichthülle (31) wenigstens eine Funktionsgeometrie (50), vorzugsweise wenigstens zwei oder drei Funktionsgeometrien (50), zur Verfügung gestellt wird bzw. werden und mit der wenigstens einen Funktionsgeometrie (50) das Laufrades (18) und/oder der Arbeitsraum (47) relativ zu der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) oder ein Teil (12) des Gehäuses (8) mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie (58) hergestellt wird, insbesondere das Gehäuse (8) oder ein Teil (12) des Gehäuses (8) mit der wenigstens einen Funktionsgeometrie (50) ein Bauteil (8, 67) ist, das die Saug-Portingöffnung (29) und die Druck-Portingöffnung (30) aufweist und/oder der Stator (13) mit Spritzgießen aus Kunststoff von der Dichthülle (31) umschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) oder der Teil (12) des Gehäuses (8) mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie (58) und der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30) mit Urformen, vorzugsweise Aluminiumdruckguss oder Aluminiumkokillenguss, hergestellt wird, vorzugsweise ohne eine spanabhebende Bearbeitung und/oder die wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) an der Dichthülle (31) in Wirkverbindung, insbesondere als mittelbare oder unmittelbare formschlüssige Verbindung, mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie (58) gebracht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) als wenigstens eine Auswölbung (59), z. B. ein Zentrierkegel (60), und/oder als wenigstens eine Positioniernut (63) und/oder wenigstens eine Stufe (62) hergestellt wird und/oder die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie (58) als wenigstens eine Ausnehmung (64), z. B. Bohrung (65), und/oder als wenigstens eine Positioniernut (63) und/oder wenigstens eine Stufe (62) hergestellt wird.
Hochdruckeinspritzsystem (2) für einen Verbrennungsmotor (39), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (40), umfassend – eine Hochdruckpumpe (7), – ein Hochdruck-Rail (42), – eine elektrische Vorförderpumpe (3) zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank (41) zu der Hochdruckpumpe (7), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Vorförderpumpe (3) als eine Pumpe (5) mit Elektromotor (3) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.