DE102013014143A1 - Elektromotorische Wasserpumpe - Google Patents

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Uwe Klippert
Christoph OTTO
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Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606Canned motor pumps

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Wasserpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (6) mit einem einen Saugstutzen (8) und einen Druckstutzen (9) aufweisenden Pumpendeckel (2), sowie mit einem einen Stator (12) und einen ein Pumpenrad (10) antreibenden Rotor (13) eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors aufnehmenden Motorgehäuseteil (3), in dem zwischen dem Stator (12) und dem auf einer drehfesten Motorachse (11) angeordneten Rotor (13) ein Spalttopf (16) angeordnet ist, wobei der Spalttopf (16) ein Spaltrohr (22) und einen mit diesem formschlüssig verbunden Topfboden (18) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Wasserpumpe, insbesondere Kreisel- oder Radialpumpe für ein Kraftfahrzeugkühlsystem, mit einem Pumpengehäuse mit einem einen Saugstutzen und einen Druckstutzen aufweisenden Pumpendeckel, sowie mit einem einen Stator und einen ein Pumpenrad antreibenden Rotor eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors aufnehmenden Motorgehäuseteil, in dem zwischen dem Stator und dem auf einer drehfesten Motorachse angeordneten Rotor ein Spalttopf angeordnet ist.
  • Wasserpumpen können grundsätzlich kategorisiert werden in so genannte Nebenstrompumpen und Hauptstrompumpen. Eine Hauptstrompumpe dient vorrangig zur Kühlung des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Herkömmliche Wasserpumpen werden typischerweise über den Keilriemen des Verbrennungsmotors angetrieben. Derartige Wasserpumpen sind daher direkt an die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt, was bei bestimmten Betriebssituationen des Fahrzeugs zu einer unausgewogenen Kühlung des Verbrennungsmotors führen kann. So muss ein ausreichender Volumenstrom sowohl im Standgas bei heißem Motor, als auch bei Höchstdrehzahl sichergestellt sein. Dies führt bei Höchstdrehzahl zu ungewollten Turbulenzen und Verlustleistungen durch die mechanische Pumpe.
  • Auch sind bereits elektromotorische Wasserpumpen für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, deren Antrieb elektrisch oder elektronisch gesteuert mittels eines Elektromotors erfolgt, der eine Pumpenachse mit einem Pumpenrad antreibt, das in einem Spiralkanal eines Pumpengehäuses angeordnet ist. Derartige elekromotorische Wasserpumpen sind in vielen Bereichen des Motorraums einsetzbar und von der Motordrehzahl praktisch unabhängig (elektronisch) steuerbar, wobei zudem grundsätzlich ein Keilriemen entfallen kann, was wiederum zu einer etwa 10%igen CO2- Einsparung führen kann.
  • So ist beispielsweise aus der EP 1 850 010 B1 eine elektromotorische Wasserpumpe mit integriertem Elektromotor bekannt, der ein Pumpenrad antreibt. Die bekannte Wasserpumpe umfasst einen zwischen einem Pumpendeckelteil und einem Motorgehäuseteil gehaltenen Spalttopf zur Trennung zwischen einem Nassraum, in dem der Rotor angeordnet ist, und einem Trockenraum, in dem der die Motor-, Spulen- oder Feldwicklungen tragende Stator des als bürstenloser Gleichstrommotor ausgeführten Elektromotors angeordnet ist. Eine spalttopfseitige Achsaufnahme nimmt eine Motorachse, auf welcher der Rotor drehbar gelagert ist, drehfest auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere konstruktiv und montagetechnisch besonders geeignete elektromotorische Wasserpumpe anzugeben. Insbesondere sollen mechanische Verspannungen des Spalttopfes, beispielsweise in Folge ungünstiger thermischer Ausdehnungskoeffizienten, sicher vermieden werden. Zudem sollte der Elektromotor bzw. dessen Rotor zuverlässig als Nassläuferrotor arbeiten können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Hierzu umfasst die elektromotorische Wasserpumpe ein Pumpengehäuse mit einem Pumpendeckel und mit einem Motorgehäuseteil sowie mit einem zweiteiligen Spalttopf. Der Pumpendeckel weist einen Saugstutzen und einen Druckstutzen auf. Das Motorgehäuseteil nimmt einen die Motor- oder Spulenwicklungen tragenden Stator und einen ein Pumpenrad antreibenden Rotor eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors sowie den Spalttopf auf, der zwischen dem Stator und dem auf einer Motorachse angeordneten Rotor angeordnet ist. Der Spalttopf ist aus einem Spaltrohr und einem Topfboden gebildet, der mit dem Spaltrohr formschlüssig verbunden ist. Die Wasserpumpe ist insbesondere eine Kreiselpumpe, bevorzugt eine Radialpumpe, für ein Wasser als Kühlmittel für einen Verbrennungsmotor führendes Kraftfahrzeugkühlsystem.
  • Die Formschlussverbindung zwischen dem Spaltrohr und dem Topfboden kann eine Schraubverbindung mit entsprechenden Gewindegängen am Topfboden und am diesem zugewandten Spaltrohrende sein. Besonders bevorzugt ist die Formschlussverbindung zwischen dem Spaltrohr und dem Topfboden jedoch als Bajonettverbindung ausgeführt. Hierzu weist der Topfboden geeigneterweise eine zur zentralen Motorachse koaxiale, sich axial in Richtung der dem Pumpenrad zugewandten Rohröffnung des Spaltrohrs erstreckende Kragenkontur auf. An dieser sind umfangsseitig eine Anzahl von radialen Formschlusselementen als Hinterschnitt zur Aufnahme von bodenseitigen Formschlusselementen des Spaltrohrs angeformt, wobei im Montagezustand die spaltrohrseitigen Formschlusselemente die topfseitigen Formschlusselemente in Folge einer Verdrehung des Spaltrohrs gegen den Topfboden hintergreifen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Topfboden eine zur zentralen Motorachse koaxiale Dichtnut auf, in welcher ein Dichtelement einliegt. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Abdichtung zwischen dem Topfboden und dem Spaltrohr hergestellt. Die Dichtnut umschließt hierbei geeigneterweise die topfbodenseitige Kragenkontur. Das Spaltrohr weist geeigneterweise im Bereich dessen bodenseitiger Formschlusselemente eine umlaufende Dichtkontur auf. Diese liegt am Dichtelement, in Form insbesondere eines O-Ringes, in der Dichtnut ein, die zweckmäßigerweise die topfbodenseitige Kragenkontur ebenfalls vollständig umschließt.
  • In einer Ausgestaltung des Spaltrohrs weist dieses außenumfangsseitig eine Anzahl von Axialstreben auf. Deren Anordnungsraster ist geeigneterweise an das Spulenraster des Stators derart angepasst, das die statorseitigen Spulenwicklungen oder Wicklungskörper zwischen den mantelseitigen Axialstreben des Spaltrohrs, zumindest teilweise radial, einliegen. Die spaltrohrseitigen Axialstreben, die sich bevorzugt über die gesamte axiale Länge des Spaltrohrers erstrecken, dienen zudem zur Stabilisierung bzw. Versteifung des Spaltrohres, also auch des zweiteiliegen Spalttopfes, und übernehmen somit eine Doppelfunktion.
  • Während das Spaltrohr des zweiteiligen Spalttopfes bevorzugt aus Kunststoff besteht, jedoch auch aus Metall, insbesondere aus Aluminium, bestehen kann, ist der Topfboden des Spalttopfes geeigneterweise aus Edelstahl gefertigt. Dies führt zu einer besonders guten Wärmeleitfähigkeit des Spalttopfes über dessen Topfboden, was sich insbesondere bei einer unterhalb des Topfbodens angeordneten Elektronik zur Ansteuerung des Elektromotors zu deren Kühlung besonders vorteilhaft auswirkt. Auch kann der Topfboden einen umlaufenden, insbesondere geschlossenen Außenkragen aufweisen, mit dem sich der Topfboden und somit der Spalttopf am Gehäuseboden des Motorgehäuseteils abstützen kann. Der Außenkragen trägt dabei auch zu einer verbesserten Abschirmung einer zwischen dem Topfboden und dem Gehäuseboden des Motorgehäuseteils angeordneten Elektronik bei.
  • Zudem ist der Topfboden aufgrund dessen sich geeigneterweise über den gesamten Gehäusequerschnitt des Motorgehäuseteils erstreckenden Bodenfläche auch für den Stator eine gute Kühlwirkung erzielt, indem Statorwärme über den beim Pumpenbetrieb vom Fördermedium (Wasser) bestrichenen oder umspült Topfboden aufgrund dessen guter Wärmeleitfähigkeit ebenfalls abgeführt wird.
  • Ferner kann ein aus Aluminium bestehender Bodengrundkörper des späteren Topfbodens vorteilhaft bereits mit umfangseitig unterschiedlichen Radien für die Ausbildung der Formschlusselemente gegossen und anschließend außenumfangsseitig mechanisch auf das gewünschte Maß abgedreht werden. Ferner kann die Dichtkontur für das Dichtelement in einfacher Weise in den Aluminium-Topfboden eingearbeitet werden.
  • Um die beiden vorzugsweise bajonettartig miteinander formschlüssig verbundenen Spalttopfteile gegen ein Überdrehen einerseits sowie gegen ein unerwünschtes Zurückdrehen insbesondere des Topfbodens gegenüber dem Spaltrohr zu verhindern, ist am Topfboden mindestens eine Verriegelungs- und/oder Verdrehsicherungskontur Spaltrohr vorgesehen. Dies kann zum Spaltrohr, zur Elektronik und/oder zum Motorgehäuseteil durch entsprechende Formschlussteile oder Anlagekonturen gebildet sein. Hierzu weist der Topfboden, insbesondere außenrandseitig, geeigneterweise eine Füge- oder Eingriffskontur für das Motorgehäuseteil und zusätzlich eine Eingriffskontur für die Elektronik als Verdrehsicherung auf.
  • Ist das Spaltrohr in einer vorteilhaften Ausgestaltung außenumfangsseitig mit einer Anzahl von Axialstreben versehen, zwischen denen statorseitige Spulen- oder Wicklungskörper angeordnet sind, so ist zweckmäßigerweise als Verriegelungskontur am Topfboden ein Anschlagelement als Anlagekante für eine der Axialstreben des Spaltrohres vorgesehen, insbesondere an den Topfboden angeformt oder aus diesem ausgeformt.
  • Das Spaltrohr ist geeigneterweise in das Pumpengehäuse eingehängt und sitzt hierzu an einem Gehäuseflansch des Motorgehäuseteil auf, das über einen entsprechenden Deckelflansch mit dem Pumpendeckel verbunden, insbesondere verschraubt ist. Dabei weist das Spaltrohr an dessen dem Topfboden abgewandten Rohrende zweckmäßigerweise einen radial ausgezogenen Rohrkragen auf, der kragenaußenseitig unter Bildung eines kreisringförmigen Spaltrohrflansches vorzugsweise zweifach abgekröpft und somit im Querschnitt etwa doppel-L-förmig oder z-förmig ausgestaltet ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der elektromotorischen Wasserpumpe ist deren Motorachse in einer in den Topfboden eingeformten Aufnahmebuchse formschlüssig gehalten, wobei dem auf der Motorachse angeordneten Rotor zumindest topfbodenseitig, vorzugsweise jedoch auch pumpendeckelseitig, ein Gleitlager zugeordnet ist.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 in perspektivischer Darstellung eine elektromotorische Wasserpumpe mit über einen Gehäuseflansch mit einem Motorgehäuseteil verbundenem Pumpendeckel eines Pumpengehäuse,
  • 2 die Wasserpumpe gemäß 1 in einer Schnittdarstellung,
  • 3 in einer Darstellung gemäß 1 die Wasserpumpe bei abgenommenem Pumpendeckel mit Blick auf ein Pumpenrad,
  • 4 in perspektivischer Darstellung einen Spalttopf mit Topfboden und Spaltrohr sowie darin angeordnetem Rotor mit Blick auf ein deckelseitiges Gleitlager inklusive Kohlenstofflager und gelochter Stahlscheibe sowie rotorseitiger Eingriffs- und Selbstfindungsstruktur für den Pumpendeckel,
  • 5 in perspektivischer Unteransicht die Wasserpumpe bei abgenommenem Motorgehäuseteil und ohne Topfboden mit Blick auf die bodenseitige Stirnseite des Rotors mit einliegenden Permanentmagneten und auf den Stator mit Statorjoch und Spulenwicklungen sowie auf radiale Fügelaschen des Spaltrohres,
  • 6 in perspektivischer Darstellung den Topfboden des Spalttopfes mit in einer Aufnahmebuchse drehfest einsitzender Motorachse und radialen Fügelaschen sowie deckel- und topfbodenseitigem Gleitlager,
  • 7 in perspektivischer Darstellung den Topfboden mit Blick auf eine Kragenkontur mit angeformten Fügelaschen und auf eine Aufnahmebuchse für die Motorachse und für das Kohlenstofflager des topfbodenseitigen Gleitlagers,
  • 8 in perspektivischer Darstellung den Spalttopf mit Bajonettverbindung zwischen dem Topfboden und dem Spaltrohr im Teilschnitt, und
  • 9 in perspektivischer Darstellung das Spaltrohr mit umfangsseitigen Axialstreben und einliegendem Rotor mit zentraler Motorachse und topfbodenseitigem Kohlenstofflager.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 und 2 zeigen eine elektromotorisch angetriebene Wasserpumpe 1 mit einem Pumpendeckel 2 und mit einem Motorgehäuseteil 3, die über einen Deckelflansch 4 und einen Gehäuseflansch 5 zu einem Pumpengehäuse 6 miteinander verschraubt sind. Der Pumpendeckel 2 weist einen axialen Zulaufstutzen 8 sowie einen ebenfalls axial orientierten Ablauf- oder Druckstutzen 9 auf. Bei der nach dem Kreisel- oder Radialpumpenprinzip arbeitenden Wasserpumpe 1 tritt das Fördermedium (Wasser) über den Saugstutzen 8 ein und wird mittels eines elektromotorisch angetriebenen Pumpenrades 10 auf einer Spiralbahn radial, also senkrecht zu einer Motorachse 11 nach außen befördert und tritt über den Druckstutzen 9 aus der Wasserpumpe 1 aus.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, ist innerhalb des Motorgehäuseteils 3 ein elektrisch oder elektronisch kommutierter Elektromotor mit einem Stator 12 und mit einem um die feststehende Motorachse 11 rotierenden Rotor 13 angeordnet. Der Rotor 13 ist mit dem Pumpenrad 10 formschlüssig gekoppelt und um die feststehende Motorachse 11 in einem deckelseitigen Gleitlager 14 sowie in einem topfbodenseitigen Gleitlager 15 drehbar gelagert. Zwischen dem Stator 12 und dem Rotor 13 ist ein Spalttopf 16 im Pumpengehäuse 10 gehalten, d. h. in diesen praktisch eingehängt. Hierzu weist der Spalttopf 16 an dessen einem Topfboden 18 abgewandten offenen Rohrende einen radial ausgezogenen Rohrkragen 19 mit doppelt abgekröpftem, etwa doppel-L- oder z-förmigem Spaltrohrflansch 20 auf, mit dem der Spalttopf 16 in der Flanschverbindung 4, 5 zwischen dem Pumpendeckel 2 und dem Motorgehäuseteil 3 gehalten ist. Der Spalttopf 16 trennt den rotorseitigen Nassraum vom statorseitigen Trockenraum.
  • Der Spalttopf 16, der den rotorseitigen Nassraum vom statorseitigen Trockenraum trennt, ist zweiteilig ausgeführt und umfasst den Topfboden 18, der vorzugsweise aus Aluminium besteht, und ein mit diesem formschlüssig, insbesondere mittels einer Bajonettverbindung, verbundenes Spaltrohr 21, das geeigneterweise aus Kunststoff besteht. Das Spaltrohr 21 weist eine Anzahl von am Außenumfang verteilt angeordneten Axialstreben 22 auf, zwischen denen der Stator 12 mit dessen Spulenwicklungen 23 angeordnet ist. Auf der Unterseite des Topfbodens 18 des Spalttopfes 16 ist innerhalb des Motorgehäuseteils 6 eine Elektronik 24 zur Motorsteuerung angeordnet. Diese wird im Betrieb der Wasserpumpe 1 geeigneterweise mittels des geförderten Fluides (Wasser) über den Topfboden 18 gekühlt. Auch dient der Topfboden zu Ableitung einer betriebsbedingt entstehenden Wärmeentwicklung des Stators 12 an das den Topfboden 18 bestreichende oder umspülende Fördermedium (Wasser).
  • 3 zeigt die elektromotorische Wasserpumpe 1 bei abgenommenen Pumpendeckel 2 mit Blick auf den radial ausgezogenen Rohrkragen 19 des sich hiermit auf dem Gehäuseflansch 5 des Motorgehäuseteils 3 abstützenden Spalttopfes 16 bzw. Spaltrohres 21 sowie auf das Pumpenrad 10 mit deckelseitigem Gleitlager 14. Erkennbar ragt ein deckelseitiges Bolzenende oder Achszapfen 21 der Motorachse 11 über das Gleitlager 14 axial zum Pumpendeckel 2 hin heraus. Mit diesem Achszapfen 21 sitzt die Motorachse 11 in nicht näher dargestellter Art und Weise in einer zentralen Bolzenaufnahme einer deckelseitigen Lagerbuchse vorzugsweise verdrehsicher ein.
  • 4 zeigt die zweiteilige Ausführungsform des Spalttopfes 16, der aus dem Spaltrohr 21 und dem Topfboden 18 zusammengesetzt ist. Mantelaußenseitig trägt das Spaltrohr 21 die radialen Axialstreben 22, zwischen denen die Spulenwicklungen 23 des Stators 12 angeordnet sind.
  • Aus 5 ist der Aufbau des Elektromotors ersichtlich. Der Stator 12 weist ein Statorjoch 24 mit radial einwärts gerichteten (nicht sichtbaren) Statorzähnen auf, auf denen die Spulenwicklungen 23 angeordnet sind. Koaxial hierzu ist das Spaltrohr 21 mit dessen im Pumpendeckel 2 bzw. dessen Deckelflansch 4 einliegendem Rohrkragen 19 mit abgekröpftem Spaltrohrflansch 20 und darin wiederrum einliegendem Dichtungsring 25 angeordnet. Zur Motorachse 11 koaxial ist der vorzugsweise mit Kunststoff umspritzte Rotor 13 mit darin einsitzenden, axial verlaufenden und sternförmig einsitzenden Permanentmagneten 26 angeordnet.
  • 6 veranschaulicht die topfbodenseitige Lagerung des Rotors 13 um die feststehende Motorachse 11 auf oder an dem topfbodenseitigen Gleitlager 15. Bodenseitig ist mit dem Rotor 13 eine gelochte Stahlscheibe 27 formschlüssig verbunden, welche von der Motorachse 11 zentral durchsetzt ist. Die Stahlscheibe 27 stellt die rotorseitige Lager- oder Gleitfläche des topfbodenseitigen Gleitlagers 15 bereit, mit welcher der Rotor 13 auf einer aus Kohlenstoff und/oder Kunststoff bestehenden gelochten Lagerscheibe, nachfolgend als topfbodenseitiges Kohlenstofflager 28 bezeichnet, aufliegt. Das topfbodenseitige Kohlenstofflager 28 sitzt formschlüssig in einem Buchsenkragen 29 einer Aufnahmebuchse 30 mit zentraler Achsen- oder Bolzenaufnahme 31 für die Motorachse 11 ein (7).
  • Gemäß den 6 bis 8 weist der vorzugsweise aus Aluminium bestehende Topfboden 18 eine sich axial erstreckende Kragenkontur 32 mit daran außenumfangsseitig angeformten Formschlusselementen in Form von radialen Fügelaschen 33 auf. Diese dienen zur Herstellung einer bajonettartigen Fügeverbindung des Topfbodens 18 mit dem Spaltrohr 21, wie diese aus 8 ersichtlich ist. Hierzu weist das Spaltrohr 21 gemäß auch der 9 am topfbodenseitigen Rohrende innenwandseitig eine Anzahl von komplementären Formschlusselementen in Form von Fügelaschen 34 auf, die radial nach innen gerichtet sind. Das Raster der topfbodenseitigen Fügelaschen 33 und das Raster der spaltrohrseitigen Fügelaschen 34 ist derart aneinander angepasst, dass die Fügelaschen 33 und 34 im Zuge eines axialen Fügens des Topfbodens 18 mit dem Spaltrohr 21 miteinander kämmend ineinander greifen. Im Zuge eines anschließenden Verdrehens des Topfbodens 18 gegenüber dem Spaltrohr 21 hintergreifen die spaltrohrseitigen Fügelaschen 34 die topfbodenseitigen Fügelaschen 33, die somit einen Hinterschnitt für das Spaltrohr 21 bzw. dessen Fügelaschen 34 schaffen.
  • Um im Zuge der Montage ein Überdrehen der bajonettartigen Formschluss- bzw. Fügeverbindung zwischen dem Topfboden 18 und dem Spaltrohr 21 zu verhindern, weist der Topfboden 18 im Ausführungsbeispiel drei Anschlagelemente 35 auf, die Anschlagkanten für die an das Spaltrohr 21 außenseitig angeformten Axialstreben 22 bilden. Um darüber hinaus die Bajonettverbindung zwischen dem Spaltrohr 21 und dem Topfboden 18 zu verriegeln bzw. verdrehsicher auszuführen, weist dieser außenumfangsseitig eine Verdrehsicherungs- und/oder Verriegelungskonturen in Form von Radialnuten 36 auf. Eine zu dieser Verriegelungskontur 36 komplementäre Struktur ist in nicht näher dargestellter Weise an das Motorgehäuseteil 3 innenwandseitig angeformt. Weitere Verriegelungs- bzw. Verdrehsicherungskonturen sind ein Öffnung 37 und eine Nut oder Klinke 38 im Topfboden 18, in welche im Montagezustand der Wasserpumpe 1 korrespondierende (nicht dargestellte) Formschlusselemente der Elektronik 24 in Form eines Pins bzw. des Motorgehäuseteils 3 in Form einer entsprechenden Strebe als Rückdrehsicherung formschlüssig eingreifen.
  • Wie aus 8 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist der Topfboden 18 eine zur zentralen Motorachse 11 koaxiale Dichtnut 39a auf, in der ein Dichtring (O-Ring) 39b zur Herstellung einer zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Topfboden 18 und dem Spaltrohr 21 einliegt. Die Dichtnut 39a umschließt dabei die Kragenkontur 32 des Topfbodens 18. Das Spaltrohr 21 weist im Bereich dessen bodenseitiger Formschlusselemente bzw. Fügelaschen 34 eine entsprechende Dichtkontur 40 auf, mit der das Spaltrohr 21 am in der topfbodenseitigen Dichtnut 39a einliegenden Dichtring 39b dichtend anliegt.
  • Im Betrieb der Wasserpumpe 1 ist ein zumindest geringfügiger Wasserfluss entlang der Motorachse 11 in Richtung des Pumpenrades 10 erzeugt. Dieser bewirkt einerseits eine hydrodynamische Lagerung (Radiallagerung) des Rotors 13 auf der feststehenden Motorachse 11. Andererseits ermöglicht der über den Topfboden 18 geführte Wasserfluss eine Kühlung einer auf der dem Rotor 13 abgewandten Unterseite des Topfbodens 18 vorgesehenen Elektronik 24 zur Motorsteuerung.
  • Der Zugang des Wasserstroms zur Motorachse 11 erfolgt über mindestens eine Fluidsicke 41 des topfbodenseitigen Kohlenstofflagers 28. Zur verbesserten Führung bzw. Zwangsführung dieses Wasserflusses ist in die Motorachse 11 eine axial verlaufende Spiralnut 42 eingebracht, die mit den Fluidsicken des topfbodenseitigen Kohlenstofflagers 28 sowie mit mindestens einer entsprechenden Fluidsicken eines Kohlenstofflagers 43 (6) des deckelseitigen Gleitlagers 14 kommuniziert. Der aus Aluminium bestehende Topfboden 18 dient dabei geeigneterweise als Kühlkörper für die Motorelektronik 24 sowie geeigneterweise auch zum Abführen von Statorwärme.
  • Zur möglichst zuverlässigen und reibungsarmen Führung des Wasserflusses oder Wasserfilms in Axialrichtung zum Pumpenrad 10 hin und dort an dessen dem Pumpendeckel 2 zugewandten Oberseite ist in die zentrale Axialöffnung des Rotors 13 eine vorzugsweise aus Messing bestehende Axialhülse 44 (2 und 6) eingesetzt, beispielsweise eingepresst, eingeklemmt oder eingeschrumpft.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wasserpumpe
    2
    Pumpendeckel
    3
    Motorgehäuseteil
    4
    Deckelflansch
    5
    Gehäuseflansch
    6
    Pumpengehäuse
    8
    Zulaufstutzen
    9
    Ablauf-/Druckstutzen
    10
    Pumpenrad
    11
    Motorachse
    12
    Stator
    13
    Rotor
    14
    deckelseitiges Gleitlager
    15
    topfbodenseitiges Gleitlager
    16
    Spalttopf
    18
    Topfboden
    19
    Rohrkragen
    20
    Spaltrohrflansch
    21
    Spaltrohr
    22
    Axialstrebe
    23
    Spulenwicklung
    24
    Elektronik
    25
    Dichtungsring
    26
    Permanentmagnet
    27
    gelochte Stahlscheibe
    28
    topfbodenseitiges Kohlenstofflager
    29
    Buchsenkragen
    30
    Aufnahmebuchse
    31
    Achsen-/Bolzenaufnahme
    32
    Kragenkontur
    33
    topfbodenseitige Fügelasche
    34
    spaltrohrseitige Fügelasche
    35
    Anschlagelement
    36
    Radialnut
    37
    Öffnung
    38
    Klinke
    39a
    Dichtnut
    39b
    Dichtring
    40
    Dichtkontur
    41
    Fluidsicke
    42
    Spiralnut
    43
    deckelseitiges Kohlenstofflager
    44
    Axialhülse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1850010 B1 [0004]

Claims (10)

  1. Elektromotorische Wasserpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (6) mit einem einen Saugstutzen (8) und einen Druckstutzen (9) aufweisenden Pumpendeckel (2), sowie mit einem einen Stator (12) und einen ein Pumpenrad (10) antreibenden Rotor (13) eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors aufnehmenden Motorgehäuseteil (3), in dem zwischen dem Stator (12) und dem auf einer drehfesten Motorachse (11) angeordneten Rotor (13) ein Spalttopf (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf (16) ein Spaltrohr (21) und einen mit diesem formschlüssig verbunden Topfboden (18) aufweist.
  2. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussverbindung zwischen dem Spaltrohr (21) und dem Topfboden (18) als Bajonettverbindung ausgeführt ist.
  3. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Topfboden (18) eine zur zentralen Motorachse (11) koaxiale und sich axial erstreckende Kragenkontur (32) aufweist, an der umfangsseitig ein Anzahl von radialen Formschlusselementen (33) als Hinterschnitt zur Aufnahme von bodenseitigen Formschlusselementen (34) des Spaltrohrs (21) angeformt sind.
  4. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Topfboden (18) eine zur zentralen Motorachse (11) koaxiale Dichtnut (38) aufweist, in welcher ein Dichtring (39) zur Herstellung einer Abdichtung zwischen dem Topfboden (18) und dem Spaltrohr (21) einliegt.
  5. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtnut (38) die topfbodenseitige Kragenkontur (31) umschließt und das Spaltrohr (21) im Bereich dessen bodenseitiger Formschlusselemente (34) eine Dichtkontur (40) aufweist, die am in der Dichtnut (38) einliegenden Dichtring (39) anliegt.
  6. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, der Topfboden (18) mindestens eine Verdrehsicherungs- und/oder Verriegelungskontur (35, 36, 37) aufweist.
  7. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltrohr (21) außenumfangsseitig eine Anzahl von Axialstreben (22) aufweist, zwischen denen statorseitige Spulen- oder Wicklungskörper (23) angeordnet sind.
  8. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltrohr (21) aus Kunststoff und/oder der Topfboden (18) aus Aluminium gefertigt ist.
  9. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltrohr (21) an dessen dem Topfboden (18) abgewandten Rohrende einen radial ausgezogenen Rohrkragen (19) aufweist.
  10. Elektromotorische Wasserpumpe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkragen (19) kragenaußenseitig unter Bildung eines kreisringförmigen Spaltrohrflansches (20), vorzugsweise zweifach, abgekröpft ist.
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