DE102011082587A1

DE102011082587A1 - Pumpe mit Elektromotor

Info

Publication number: DE102011082587A1
Application number: DE201110082587
Authority: DE
Inventors: Alexander Fuchs; Ralf Rainer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2013-03-14
Also published as: EP2756195A1; WO2013037534A1

Abstract

Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend wenigstens ein Laufrad (18) mit Förderelementen (19), von dem um eine Rotationsachse (27) eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem wenigstens einen 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 (47) und einer Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum, wobei das wenigstens eine Laufrad (18) mit den Förderelementen (19) und der Elektromotor (4) innerhalb des Gehäuses (8) angeordnet sind, der Stator (13) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einer Dichthülle umschlossen ist, die Dichthülle eine Gleitlagerung für das wenigstens eine Laufrad (18) bildet und wenigstens ein Laufrad (18) an der Gleitlagerung der Dichthülle gelagert ist, wobei der Stator (13) wenigstens eine Öffnung aufweist und die wenigstens eine Öffnung mit der Dichthülle gefüllt ist und die Gleitlagerung an der wenigstens einen Öffnung je eine Einbuchtung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit Elektromotor gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3, ein Verfahren zur Herstellung eine Pumpe mit Elektromotor gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 8 und 12 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. Es ist bekannt, den Stator mit einer Dichthülle aus Kunststoff fluiddicht zu umschließen.
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 wenigstens ein Laufrad mit Förderelementen, von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem wenigstens einen 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 wenigstens eine Laufrad mit den Förderelementen und der Elektromotor innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, 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 wenigstens einen Laufrades und/oder des Arbeitsraumes relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung, das Gehäuse 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 ist indem die wenigstens eine Funktionsgeometrie in Wirkverbindung mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie steht, wobei die wenigstens eine Funktionsgeometrie als eine Stufe an der Dichthülle und die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie als eine Stufe an dem Gehäuse ausgebildet ist und die Stufe an der Dichthülle unmittelbar an der Stufe an dem Gehäuse aufliegt. Vorzugsweise ist die Stufe ringförmig.
Insbesondere ist das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses, insbesondere ein Gehäusedeckel, mit der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung sowie mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie einteilig ausgebildet. Das Gehäuse oder der Teil des Gehäuses mit der Saug-Portingöffnung der Druck-Portingöffnung und der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie ist somit an einem Teil des Gehäuses ausgebildet und dadurch treten bei einer Herstellung beispielsweise mittels eines Aluminiumdruckgussverfahrens an dem Teil des Gehäuses zwischen den Saug- und Druck-Portingöffnungen sowie der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie nur sehr geringe Maßabweichungen auf. Dadurch ist eine sehr genaue Positionierung des wenigstens einen Laufrades und/oder des Arbeitsraumes bezüglich der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung möglich, da die wenigstens eine Funktionsgeometrie in Wirkverbindung mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie steht.
Erfindungsgemäße Pumpe mit Elektromotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend wenigstens ein Laufrad mit Förderelementen, von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem wenigstens einen 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 wenigstens eine Laufrad mit den Förderelementen und der Elektromotor innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, der Stator wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einer Dichthülle umschlossen ist, die Dichthülle eine Gleitlagerung für das wenigstens eine Laufrad bildet und wenigstens ein Laufrad an der Gleitlagerung der Dichthülle gelagert ist, wobei der Stator wenigstens eine Öffnung aufweist und die wenigstens eine Öffnung mit der Dichthülle gefüllt ist und die Gleitlagerung an der wenigstens einen Öffnung je eine Einbuchtung aufweist. Die wenigstens eine Einbuchtung an der Gleitlagerung an der Dichthülle ermöglicht es, dass sich der hydrodynamische Schmierkeil zwischen dem Außenzahnrad bzw. dem wenigstens einem Laufrad und der Gleitlagerung besser ausbilden kann, da eine Schmierung bei einer Förderung beispielsweise von Kraftstoff mit der Pumpe mittels des Kraftstoffes erfolgt. Zweckmäßig weist an der wenigstens einen Einbuchtung die Gleitlagerung einen um wenigstens 0,1 mm, 0,5 mm, 1 mm oder 2 mm größeren Abstand zu der Rotationsachse des an der Gleitlagerung gelagerten Laufrades auf als außerhalb der wenigstens einen Einbuchtung.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Stator einen weichmagnetischen Kern, insbesondere ein Blechpaket, und die wenigstens eine Öffnung des Stators ist an dem weichmagnetischen Kern, insbesondere dem Blechpaket, ausgebildet. Das Blechpaket benötigt die wenigstens eine Öffnung aus magnetischen und/oder mechanischen Gründen. Diese wenigstens eine Öffnung des Blechpaketes wird einerseits dazu ausgenützt, dass dadurch eine bessere formschlüssige Verbindung zwischen der Dichthülle und dem Blechpaket und damit auch dem Stator hergestellt wird, da die Dichthülle insbesondere aus Kunststoff, in die wenigstens eine Öffnung eingeleitet wird.
In einer ergänzenden Ausführungsform steht die wenigstens eine Öffnung im Wesentlichen senkrecht auf einer Rotationsachse des wenigstens einen Laufrades.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Laufrad an der Dichthülle mittelbar oder unmittelbar gelagert und/oder die Pumpe ist in den Elektromotor integriert oder umgekehrt, indem der Rotor von dem wenigstens einen Laufrad gebildet ist, und/oder die Dichthülle wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff besteht.
In einer Variante ist die Pumpe eine Zahnradpumpe, insbesondere Innenzahnradpumpe, so dass die Pumpe zwei Laufräder als Zahnräder, insbesondere ein Innen- und Außenzahnrad, umfasst.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Pumpe mit Elektromotor, insbesondere einer in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Pumpe mit Elektromotor, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten: zur Verfügung stellen wenigstens eines Laufrades mit Förderelementen, zur Verfügung stellen eines Gehäuses mit einer Saug-Portingöffnung zum Einleiten des zu förderndes Fluides in den Arbeitsraum und mit einer Druck-Portingöffnung zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum und mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie, zur Verfügung stellen eines Elektromotors mit einem Stator und einem Rotor zum Antrieb der Pumpe, wobei das wenigstens eine 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 wenigstens einen Laufrad ein Arbeitsraum ausbildet, 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 wenigstens eine Laufrad und/oder der Arbeitsraum relativ zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung positioniert wird, wobei das Gehäuse oder ein Teil des Gehäuses, insbesondere ein Gehäusedeckel, mit der Saug-Portingöffnung, mit der Druck-Portingöffnung und mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie beim Urformen einteilig hergestellt werden.
Das Gehäuse oder der Teil des Gehäuses mit der Saug-Portingöffnung, der Druck-Portingöffnung und mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie werden beim Urformen des Gehäuses oder des Teiles des Gehäuses einteilig hergestellt, so dass dadurch sehr geringe Maßabweichungen zwischen der Saug- und Druck-Portingöffnung sowie der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie bestehen. Die wenigstens eine Funktionsgeometrie an der Dichthülle wird mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie in Wirkverbindung bzw. Verbindung gebracht, so dass Maßabweichungen zwischen der Gegenfunktionsgeometrie und der Saug- und Druck-Portingöffnung auch zu Maßabweichungen bei der Ausrichtung des wenigstens einen Laufrades und/oder des Arbeitsraumes zu der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung führen. Aufgrund der einteiligen Herstellung treten dadurch sehr geringe Maßabweichungen zwischen der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung und der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie an dem Teil des Gehäuses auf, so dass dadurch eine sehr genaue Positionierung des wenigstens einen Laufrades und/oder des Arbeitsraumes bezüglich der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung möglich ist.
Zweckmäßig werden das Gehäuse oder der Teil des Gehäuses, insbesondere der Gehäusedeckel, aus Metall mit nur einem Gusswerkzeugformteil hergestellt und das nur eine Gusswerkzeugformteil weist Gießgeometrien für die Saug-Portingöffnung, die Druck-Portingöffnung und die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie auf.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Stator mit Spritzgießen aus Kunststoff von der Dichthülle umschlossen.
Insbesondere wird das Gehäuse oder der Teil des Gehäuses mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie und mit der Saug-Portingöffnung und mit der Druck-Portingöffnung mit Urformen, vorzugsweise Aluminiumdruckguss oder Aluminiumkokillenguss, hergestellt, vorzugsweise ohne eine spanabhebende Bearbeitung und/oder die wenigstens eine Funktionsgeometrie an der Dichthülle wird in Wirkverbindung, insbesondere als mittelbare oder unmittelbare formschlüssige Verbindung, mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie gebracht. Eine spanabhebende Bearbeitung ist im Allgemeinen nicht erforderlich, weil das beim Aluminiumdruckguss oder Aluminiumkokillenguss hergestellte Gehäuse oder Teil des Gehäuses mit einer ausreichenden Genauigkeit hergestellt werden kann. Die Saug-Portingöffnung und Druck-Portingöffnung ist somit mit einer ausreichenden Genauigkeit bezüglich der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie an dem Gehäuse oder des Teiles des Gehäuses ausgebildet. Dadurch ist in vorteilhafter Weise keine kostenaufwendige spanabhebende Bearbeitung des Gehäuses erforderlich.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Pumpe mit Elektromotor, insbesondere einer in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Pumpe mit Elektromotor, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten: zur Verfügung stellen wenigstens eines Laufrades mit Förderelementen, zur Verfügung stellen eines Gehäuses mit einer Saug-Portingöffnung zum Einleiten des zu förderndes Fluides in den Arbeitsraum und mit einer Druck-Portingöffnung zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum und mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie, zur Verfügung stellen eines Elektromotors mit einem Stator und einem Rotor zum Antrieb der Pumpe, wobei das wenigstens eine 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, der Stator von einer Dichthülle umschlossen wird, von der Dichthülle eine Gleitlagerung für das wenigstens eine Laufrad gebildet wird, wobei beim Umschließen des Stators mit der Dichthülle die Dichthülle in wenigsten eine Öffnung an dem Stators eingebracht wird und von der Gleitlagerung an der wenigstens einen Öffnung je eine Einbuchtung gebildet wird. Die wenigstens eine Öffnung ist an dem Stator erforderlich aus magnetischen und/oder mechanischen Gründen und in diese wenigstens eine Öffnung wird beim Umschließen des Stators die Dichthülle eingebracht, so dass dadurch zusätzlich eine formschlüssige Verbindung zwischen der Dichthülle und dem Stator hergestellt wird. Aufgrund dieses Einfügens der Dichthülle, insbesondere aus Kunststoff, in die wenigstens eine Öffnung an dem Stator werden Einbuchtungen an der wenigstens einen Öffnung gebildet und dadurch kann ein hydrodynamischer Schmierkeil bei einer unmittelbaren Lagerung wenigstens eines Laufrades an der Gleitlagerung der Dichthülle verbessert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Dichthülle in wenigstens eine Öffnung an einem weichmagnetischen Kern, insbesondere einem Blechpaket, des Stators eingebracht.
In einer ergänzenden Variante wird die je eine Einbuchtung an der Gleitlagerung während eines Schwindens der Dichthülle gebildet. Beim Erhärten des thermoplastischen Kunststoffes tritt ein Schwindungsprozess auf, welcher dazu führt, dass an der Gleitlagerung im Bereich oder an der wenigstens einen Öffnung des Stators die jeweilige Einbuchtung gebildet wird.
Zweckmäßig wird ein Innen- und Außenzahnrad als das wenigstens eine Laufrad zur Verfügung gestellt.
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 auch der Gleitlagerring die Einbuchtung aufweist 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.
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 vorzugsweise 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 oder umgekehrt und vorzugsweise ist die wenigstens eine Auswölbung in der wenigstens einen Ausnehmung formschlüssig befestigt.
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.
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 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 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.
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 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 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 und eine Ansicht eines Gusswerkzeugformteiles,
10 einen Schnitt des Stators mit Dichthülle und eines Gehäusedeckels mit Funktions- und Gegenfunktionsgeometrie in einem dritten Ausführungsbeispiel,
11 einen Schnitt eines Blechpaketes des Stators mit der Dichthülle als Gleitlagerung für das Außenzahnrad und
12 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. Eine Portingöffnung 28 als Druck-Portingöffnung 30 (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 eine 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 die 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 bildet eine Gleitlagerung 66 für das Außenzahnrad 24.
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. Die beiden Stufen 62 sind innerhalb der Wicklungen 14 ausgebildet und an den beiden Stufen 62 liegen die Dichthülle 31 und der Gehäusedeckel 9 unmittelbar aufeinander. Außerdem ist zwischen der Dichthülle 31 und dem Gehäusedeckel 9 die Dichtung 53 als Dichtring 54 angeordnet, so dass das Gehäuse 8 der elektrischen Vorförderpumpe 3 nach außen fluiddicht abgedichtet ist.
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 Stufe 62 als dem Gehäusedeckel 9 und an der Dichthülle 31 ist außerhalb der Wicklungen 14 und außerhalb der Dichtung 53 ausgebildet.
Mittels der Stufe 62 als Funktionsgeometrie 50 an der Dichthülle 31 und der Gegenfunktionsgeometrie 58 an dem Gehäusedeckel 9 wird der Gehäusedeckel 9 ausreichend genau positioniert bzw. zentriert bezüglich dem Innen- und Außenzahnrad 22, 24. Dadurch sind die Saug-Portingöffnung 29 und die Druck-Portingöffnung 30 entsprechend zu dem Arbeitsraum 47 zwischen dem Innen- und Außenzahnrad 22, 24 in einer ausreichenden Genauigkeit positioniert. Der Gehäusedeckel 9 wird mittels eines Aluminiumdruckgussverfahrens mit einem Gusswerkzeugformteil 68 (9) hergestellt. Das Gusswerkzeugformteil 67 weist entsprechende Gießgeometrien 68 auf, so dass dadurch an dem Gussdeckel 9 unter Anderem die Saug-Portingöffnung 29, die Druck-Portingöffnung 30 und die Gegenfunktionsgeometrie 58 als Stufe 62 gebildet oder hergestellt werden. Diese Gießgeometrien 69 sind dabei an nur einem Gusswerkzeugformteil 68 für den Gehäusedeckel 9 vorhanden, so dass dadurch beim Aluminiumdruckgussverfahren nur sehr geringe Maßabweichungen zwischen der Gegenfunktionsgeometrie 58 und der Saug- und Druck-Portingöffnung 29, 30 vorhanden sind. Da die Dichthülle 31 mit der Funktionsgeometrie 50 an der Gegenfunktionsgeometrie 58 zentriert oder ausgerichtet wird, treten dadurch auch nur sehr geringe Abweichungen in der Ausrichtung der Saug-Portingöffnung 29 und der Druck-Portingöffnung 30 bezüglich des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 und des Arbeitsraumes 47 auf. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine aufwendige spanabhebende Bearbeitung des Gehäusedeckels 9 für eine ausreichend genaue Positionierung der Saug-Portingöffnung und der Druck-Portingöffnung 29, 30 bezüglich des Innen- und Außenzahnrades 22, 24 und des Arbeitsraumes 47 nicht erforderlich.
In 11 ist ein Schnitt des Blechpaketes 33 dargestellt. Das Blechpaket 33 weist aus magnetischen und mechanischen Gründen Öffnungen 63 auf. Beim Umspritzen des Stators 13 mit dem Kunststoff der Dichthülle 31 dringt der Kunststoff der Dichthülle 31 in diese Öffnungen 63 ein, so dass dadurch eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen der Dichthülle 31 und dem Stator 13 bzw. dem Blechpaket 33 gebildet wird. An der Dichthülle 31 ist an dem radialen inneren Ende die Gleitlagerung 66 für das Außenzahnrad 24 ausgebildet. Dabei ist das Außenzahnrad 24 unmittelbar an der Gleitlagerung 66 gelagert und bei einer Förderung von Kraftstoff mit der Pumpe 5 dient der Kraftstoff zur hydrodynamischen Schmierung zwischen dem Außenzahnrad 24 und der Gleitlagerung 66 an der Dichthülle 31. Beim Erhärten und Abkühlen des thermoplastischen Kunststoffes der Dichthülle 31 tritt ein Schwinden des Kunststoffes der Dichthülle 31 auf, so dass dadurch an der Gleitlagerung 66 im Bereich der Öffnungen 63 jeweils eine Einbuchtung 67 ausgebildet wird. Diese Einbuchtungen 67 unterstützen und fördern den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierkeiles zwischen dem von der Pumpe 5 geförderten Fluid, insbesondere Kraftstoff, zwischen der Gleitlagerung 66 und dem Außenzahnrad 24.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Pumpe 5 mit Elektromotor 4 wesentliche Vorteile verbunden. Der Gehäusedeckel 9 wird beim Urformen mittels eines Urformverfahrens, z. B. einem Aluminiumdruckgussverfahren, einteilig mit dem Urformwerkzeug hergestellt und das Urformwerkzeug weist entsprechende Gießgeometrien 69 auf für die Saug-Portingöffnung 29, die Druck-Portingöffnung 30 und die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie 58, so dass dadurch beim Urformen sehr geringe Maßabweichungen zwischen der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie 58 und der Saug-Portingöffnung 30 sowie der Druck-Portingöffnung 30 entsteht. Da die Dichthülle 31 mit dem Stator 13 mittels der Funktionsgeometrie 50 bezüglich des Gehäusedeckels 9 ausgerichtet wird und an der Dichthülle 31 das Außenzahnrad 24 gelagert ist, treten dadurch nur sehr geringe Maßabweichungen zwischen dem Innen- und Außenzahnrad 22, 24 und dem Arbeitsraum 47 und der Saug-Portingöffnung 29 und der Druck-Portingöffnung 30 auf. Die beim Schwinden des thermoplastischen Kunststoffes der Dichthülle 31 eintretenden sich bildenden Einbuchtungen 67 an der Gleitlagerung 66 erhöhen und verbessern einen hydrodynamischen Schmierkeil zwischen der Gleitlagerung 66 und dem Außenzahnrad 24.
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 – wenigstens ein Laufrad (18) mit Förderelementen (19), von dem um eine Rotationsachse (27) eine Rotationsbewegung ausführbar ist, – einen an dem wenigstens einen 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 wenigstens eine Laufrad (18) mit den Förderelementen (19) und der Elektromotor (4) innerhalb des Gehäuses (8) angeordnet sind, – 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 wenigstens einen Laufrades (18) und/oder des Arbeitsraumes (47) relativ zu der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30), – 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, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionsgeometrie (50) als eine Stufe (62) an der Dichthülle (31) und die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie (58) als eine Stufe (62) an dem Gehäuse (8) ausgebildet ist und die Stufe (62) an der Dichthülle (31) unmittelbar an der Stufe (62) an dem Gehäuse (8) aufliegt.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) oder ein Teil (12) des Gehäuses (8), insbesondere ein Gehäusedeckel (9), mit der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30) sowie mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie (58) einteilig ausgebildet ist.
Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (40), zum Fördern eines Fluides, umfassend – wenigstens ein Laufrad (18) mit Förderelementen (19), von dem um eine Rotationsachse (27) eine Rotationsbewegung ausführbar ist, – einen an dem wenigstens einen 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 wenigstens eine Laufrad (18) mit den Förderelementen (19) und der Elektromotor (4) innerhalb des Gehäuses (8) angeordnet sind, – der Stator (13) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einer Dichthülle (31) umschlossen ist, – die Dichthülle (31) eine Gleitlagerung (66) für das wenigstens eine Laufrad (18) bildet und wenigstens ein Laufrad (18) an der Gleitlagerung (66) der Dichthülle (31) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) wenigstens eine Öffnung (63) aufweist und die wenigstens eine Öffnung (63) mit der Dichthülle (31) gefüllt ist und die Gleitlagerung (66) an der wenigstens einen Öffnung (63) je eine Einbuchtung (67) aufweist.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) einen weichmagnetischen Kern (32), insbesondere ein Blechpaket (33), umfasst und die wenigstens eine Öffnung (63) des Stators (13) an dem weichmagnetischen Kern (32), insbesondere dem Blechpaket (33), ausgebildet ist.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (63) im Wesentlichen senkrecht auf einer Rotationsachse (27) des wenigstens einen Laufrades (18) steht.
Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Laufrad (18) an der Dichthülle (31) mittelbar oder unmittelbar gelagert ist und/oder die Pumpe (5) in den Elektromotor (4) integriert ist oder umgekehrt, indem der Rotor (16) von dem wenigstens einen Laufrad (18) gebildet ist, und/oder die Dichthülle (31) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff besteht.
Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) eine Zahnradpumpe (6), insbesondere Innenzahnradpumpe (6), ist, so dass die Pumpe (5) zwei Laufräder als Zahnräder (20), insbesondere ein Innenzahnrad (22) und ein Außenzahnrad (24), umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere einer Pumpe (5) mit Elektromotor (4) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1, 2 und 5 bis 7, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten: – zur Verfügung stellen wenigstens 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 mit einer Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum (47) und mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie (58), – zur Verfügung stellen eines Elektromotors (4) mit einem Stator (13) und einem Rotor (16) zum Antrieb der Pumpe (5), – wobei das wenigstens eine 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 wenigstens einen Laufrad (18) ein Arbeitsraum (47) ausbildet, – 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 wenigstens eine Laufrad (18) und/oder der Arbeitsraum (47) relativ zu der Saug-Portingöffnung (29) und der Druck-Portingöffnung (30) positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) oder ein Teil (12) des Gehäuses (8), insbesondere ein Gehäusedeckel (9), mit der Saug-Portingöffnung (29), mit der Druck-Portingöffnung (30) und mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie (58) beim Urformen einteilig hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) oder der Teil (12) des Gehäuses (8), insbesondere der Gehäusedeckel (9), aus Metall mit nur einem Gusswerkzeugformteil (68) hergestellt werden und das nur eine Gusswerkzeugformteil (68) Gießgeometrien (69) für die Saug-Portingöffnung (29), die Druck-Portingöffnung (30) und die wenigstens eine Gegenfunktionsgeometrie (58) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) mit Spritzgießen aus Kunststoff von der Dichthülle (31) umschlossen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) oder der Teil (12) des Gehäuses (8) mit der wenigstens einen Gegenfunktionsgeometrie (58) und mit der Saug-Portingöffnung (29) und mit 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 zur Herstellung einer Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere einer Pumpe (5) mit Elektromotor (4) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 3 bis 7, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten: – zur Verfügung stellen wenigstens 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 mit einer Druck-Portingöffnung (30) zum Ausleiten des zu fördernden Fluides aus dem Arbeitsraum (47) und mit wenigstens einer Gegenfunktionsgeometrie (58), – zur Verfügung stellen eines Elektromotors (4) mit einem Stator (13) und einem Rotor (16) zum Antrieb der Pumpe (5), – wobei das wenigstens eine 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 wenigstens einen Laufrad (18) ein Arbeitsraum (47) ausbildet, – der Stator (13) von einer Dichthülle (31) umschlossen wird, – von der Dichthülle (31) eine Gleitlagerung (66) für das wenigstens eine Laufrad (18) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umschließen des Stators (13) mit der Dichthülle (31) die Dichthülle (31) in wenigsten eine Öffnung (63) an dem Stators (13) eingebracht wird und von der Gleitlagerung (66) an der wenigstens einen Öffnung (63) je eine Einbuchtung (67) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülle (31) in wenigstens eine Öffnung (63) an einem weichmagnetischen Kern (32), insbesondere einem Blechpaket (33), des Stators (13) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die je eine Einbuchtung (67) an der Gleitlagerung (66) während eines Schwindens der Dichthülle (31) gebildet 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 7 ausgebildet ist.