DE102019117346B3 - Elektromechanische Wasserpumpe mit Freilauf - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wasserpumpe (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Pumpenrad (2), das mittels einer Antriebswelle (4) antreibbar ist, einen mechanischen Antrieb (8), insbesondere einen Riemen- oder Ketten-trieb, der mit der Antriebswelle drehfest verbindbar und/oder verbunden ist, einen elektrischen Antrieb (6) mit einem Rotor (24), der mit einer konzentrisch um die Antriebswelle angeordneten Hohlwelle (26) drehfest verbunden ist, einen zwischen der Hohlwelle und der Antriebswelle angeordneten Freilauf (32), der dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung des Rotors in der Dreh-richtung des mechanischen Antriebs auf die Antriebswelle zu übertragen, wobei die Hohlwelle an ihrem Innenmantel einen Freilaufpresssitz (34) für den Freilauf und an ihrem Außenmantel einen Rotorpresssitz (28) für den Rotor aufweist, sowie ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Montage einer Wasserpumpe.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wasserpumpe für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Montage einer solchen Wasserpumpe, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Wasserpumpe.
  • Insbesondere bei Hybridfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Antriebsmaschine ist es sinnvoll, elektromechanische Wasserpumpen zu verwenden, die sowohl über einen Riemen- oder Kettentrieb einerseits als auch über einen elektrischen Antrieb andererseits oder kombiniert angetrieben werden können.
  • Dabei erlaubt der elektrische Antrieb, dass die Wasserpumpe auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor oder im Start-Stopp-Zustand aktiv ist, wodurch eine lokale Überhitzung vermieden werden kann und Nebenkühlkreise durch Nachlauf-Kühlpumpen ersetzt werden können. Die Möglichkeit, eine einzige Pumpe mit einer zentralen Steuerung einzusetzen, kann den Verzicht auf eine Reihe von Komponenten im Motorraum (wie beispielsweise Rohrleitungen, Kupplungen und Zusatzpumpen) ermöglichen, was zu einer erheblichen Gewichts- und Platzersparnis führt.
  • Im mechanischen Betrieb mit dem Riemen- oder Kettentrieb nutzt eine solche Wasserpumpe die Antriebskräfte des Verbrennungsmotors, um die hohen Kühlleistungen zu erreichen, die für die hohen Anforderungen während des Fahrzeugbetriebs benötigt werden. Bei den aktuellen Spannungspegeln in der Fahrzeugverkabelung (12 V und 48 V) sind gängige elektrische Wasserpumpen häufig nicht ausreichend, um die Kühlanforderungen, beispielsweise bei Volllast des Verbrennungsmotors, zu erfüllen.
  • Elektromechanische Wasserpumpen erlauben einen unmittelbaren und einfachen Wechsel zwischen elektrischem und mechanischem und kombiniertem Betrieb.
  • Allerdings müssen die unterschiedlichen Antriebe für die unterschiedlichen Betriebsmodi geeignet von der Antriebswelle des Pumpenrades der Wasserpumpe koppelbar und entkoppelbar sein.
  • Typischerweise ist der mechanische Antrieb so ausgeführt, dass er mittels einer Magnetkupplung abgekoppelt oder entkoppelt werden kann. Der Rotor des elektrischen Antriebs sitzt typischerweise auf einer Hohlwelle, die im Gehäuse gelagert und an ihrem Innenmantel mittels eines Freilaufs mit der Antriebswelle des Pumpenrades gekoppelt ist, sodass in der gewünschten Antriebsrichtung Drehmomentübertragung werden kann und ein Leerlauf trotzdem ermöglicht wird.
  • Im Betrieb derartiger Wasserpumpen hat sich jedoch herausgestellt, dass insbesondere der Freilauf verhältnismäßig schnell verschleißt, was auf Kräfte aus den Presspassungen des Rotors auf der Hohlwelle einerseits und des Freilaufs in der Hohlwelle andererseits zurückzuführen ist.
  • Aus der DE 101 28 059 C1 ist eine regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Flügelrad, einer in einem Pumpengehäuse gelagerten, mit einer Riemenscheibe versehenen Pumpenwelle, einem zuschaltbaren Elektromotor und einer auf der Pumpenwelle angeordneten Rücklaufsperre bekannt, wobei auf der im Pumpengehäuse gelagerten, die Lagerstelle/n in Richtung Strömungsraum überragenden Pumpenwelle eine das Pumpengehäuse überragende Hülse angeordnet ist, und wobei sich zwischen dieser Hülse und der Pumpenwelle die Rücklaufsperre befindet und auf der Hülse, neben einem drehfest mit der Hülse verbundenem Rotor des Elektromotors, dessen Stator im Pumpengehäuse verankert ist, auch drehfest das auf einem das Pumpengehäuse überragenden Bereich der Hülse angeordnete Flügelrad befestigt ist.
  • Die DE 10 2017 118 264 A1 zeigt eine Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungsmaschine mit einer Pumpenwelle, die mit einem Pumpenlaufrad drehfest verbunden ist, und in einem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist; mit einem Übertragungsrotor zur Übertragung einer mechanischen Antriebsleistung auf die Pumpenwelle, und mit einem Elektromotor zur Erzeugung einer elektrischen Antriebsleistung an der Pumpenwelle. Dabei sind der Übertragungsrotor und der Elektromotor jeweils mittels einer separat zugeordneten Einwegkupplung, die in einer Antriebsdrehrichtung eingreift und in einer entgegengesetzten Drehrichtung freiläuft, mit der Pumpenwelle gekoppelt.
  • Aus der DE 10 2014 220 377 A1 ist eine Hybrid-Kühlmittelpumpe bekannt mit einem auf einer Laufradwelle angeordneten Laufrad, das über eine Kupplungseinrichtung mit einer Antriebswelle antriebsverbindbar ist, wobei die Antriebswelle eine Außenwelle und eine koaxial dazu angeordnete Innenwelle aufweist, und wobei die Kupplungseinrichtung in zumindest drei Schaltstellungen schaltbar ist, wobei in einer ersten Schaltstellung das Laufrad drehfest mit der Außenwelle antriebsverbunden ist, wobei in einer zweiten Schaltstellung das Laufrad drehfest mit der Innenwelle antriebsverbunden ist und wobei in einer dritten Schaltstellung das Laufrad von der Antriebswelle entkoppelt ist.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Wasserpumpe und ein Verfahren zur Montage einer Wasserpumpe zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wasserpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Wasserpumpe für ein Kraftfahrzeug angegeben, die zumindest aufweist:
    1. a) ein Pumpenrad, das mittels einer Antriebswelle antreibbar ist. Das Pumpenrad ist insbesondere drehfest mit der Antriebswelle verbunden, beispielsweise mit dieser verpresst.
    2. b) einen mechanischen Antrieb, insbesondere einen Riemen- oder Kettentrieb, der mit der Antriebswelle drehfest verbindbar und/oder verbunden ist. Insbesondere ist bei dem mechanischen Antrieb eine Antriebsscheibe drehfest mit der Antriebswelle verbindbar. Normalerweise kann diese Antriebsscheibe durch den Antriebsriemen oder die Antriebskette eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs angetrieben werden, wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist. In diesem Fall kann eine hohe Pumpleistung erreicht werden, wenn der Verbrennungsmotor mit hoher Last betrieben wird.
    3. c) einen elektrischen Antrieb mit einem Rotor, der mit einer konzentrisch um die Antriebswelle angeordneten Hohlwelle drehfest verbunden ist. Der Rotor ist insbesondere mit der Hohlwelle verpresst. Ein Stator des elektrischen Antriebs ist insbesondere gehäusefest an einem Gehäuse der Wasserpumpe abgestützt.
    4. d) einen zwischen der Hohlwelle und der Antriebswelle angeordneten Freilauf, der dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung des Rotors in der Drehrichtung des mechanischen Antriebs auf die Antriebswelle zu übertragen. Der Freilauf ist insbesondere radial außen mit der Hohlwelle verpresst und radial innen mit der Antriebswelle verpresst, sodass die Hohlwelle insbesondere mittels des Freilaufs an der Antriebswelle gelagert ist.
  • Die Hohlwelle weist an ihrem Innenmantel einen Freilaufpresssitz für den Freilauf und an ihrem Außenmantel einen Rotorpresssitz für den Rotor auf, wobei eine Erstreckung des jeweiligen Presssitzes sich insbesondere durch seinen längsaxial den Positionsbereich entlang der Hohlwelle definiert.
  • Der Freilaufpresssitz und der Rotorpresssitz sind voneinander bzgl. einer Längsachse der Hohlwelle beabstandet und hinsichtlich einer Verformung der Hohlwelle, insbesondere hinsichtlich einer Verformung durch Presskräfte der Presssitze, entkoppelt.
  • Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass bei bekannten elektromechanischen Wärmepumpen der Freilauf häufig früh verschleißt, was insbesondere zu Wirkungsgradverlusten durch erhöhte Reibung führt, im Extremfall aber auch ein Versagen der Wasserpumpe nach sich ziehen könnte.
  • Untersuchungen von derart beschädigten Freiläufen und Simulationen der Anmelderin haben ergeben, dass die an der Hohlwelle eingepresste, radial äußere Freilauf-Buchse radial nach innen verformt war, wodurch die Klemmkörper des Freilaufs beschädigt wurden.
  • Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, an der Hohlwelle den Presssitz des Rotors derart von dem Presssitz des Freilaufs zu entkoppeln, dass die für die Verformung der Freilauf-Buchse verantwortlichen Presskräfte am Rotorpresssitz nicht mehr auf die Freilauf-Buchse wirken können, zumindest nicht mehr so stark, dass diese makroskopisch verformt wird.
  • Um das zu erreichen, ist gemäß einer Ausführung die Entkopplung der Presssitze mittels einer Beabstandung der Presssitze in einem Abstand von wenigstens zwei Millimetern, insbesondere wenigstens 2,5 mm oder 3 mm, ausgebildet. Die angegebenen Maße beziehen sich auf die typische Baugröße einer Wasserpumpe in einem modernen Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einer Wasserpumpe vom Typ EMP des Herstellers Saleri, und können selbst verständlich bei abweichenden Konstruktionen entsprechend anders ausfallen.
  • Zusätzlich oder alternativ ist die Entkopplung der Presssitze mittels einer Entlastungsnut, die aus dem Innenmantel der Hohlwelle ausgenommen ist, ausgebildet. Damit kann insbesondere erreicht werden, dass die Presskräfte aus dem Verpressen des Rotors die Hohlwelle an der Nut verformen (wo die Hohlwelle dann eine niedrigere Wandstärke aufweist), und nicht am Freilaufpresssitz.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug angegeben, das einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Antriebsmaschine aufweist, sowie eine Wasserpumpe gemäß einer Ausführung der Erfindung.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Montage einer Wasserpumpe gemäß einer Ausführung der Erfindung angegeben, aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte, die insbesondere in dieser oder einer anderen Reihenfolge durchführbar sind:
    1. i) Verpressen des Freilaufs mit der Hohlwelle.
    2. ii) insbesondere Verpressen der Antriebswelle mit dem Freilauf.
    3. iii) Verpressen des Rotors mit der Hohlwelle.
    4. iv) Berücksichtigen eines Mindestabstands des Freilaufpresssitzes und des Rotorpresssitzes beim Verpressen. Der Mindestabstand beträgt insbesondere 2 mm oder 2,5 mm oder 3 mm oder ein anderes entsprechend der Konstruktion der Wasserpumpe sinnvolles Maß.
  • Um die Einhaltung des Mindestabstands sicherzustellen, werden gemäß einer Ausführung zum Berücksichtigen des Mindestabstands der Freilauf und/oder der Rotor, insbesondere jeweils, an eine vorbestimmte längsaxiale Position verpresst.
  • Zusätzlich oder alternativ werden gemäß einer Ausführung zum Berücksichtigen des Mindestabstands der Freilauf und/oder der Rotor, insbesondere jeweils, bis an einen längsaxialen Anschlag der Hohlwelle verpresst.
  • Insbesondere kann auch der Freilauf selbst durch eine entsprechende Gestaltung dazu beitragen, dass keine schädliche Verformung auftritt. Dazu weist gemäß einer Ausführung der Freilauf an seinem Außenmantel hin zu dem Rotor einen längsaxialen Entlastungsbereich auf, der einen kleineren Durchmesser aufweist als den Pressdurchmesser der Pressverbindung mit der Hohlwelle, sodass sich insbesondere der Presssitz nur in einem längsaxial dem Rotor abgewandten Seite des Entlastungsbereichs erstreckt.
  • Gemäß einer Ausführung weist der Rotor an seinem Innenmantel hin zu dem Freilauf einen längsaxialen Entlastungsbereich auf, der einen größeren Durchmesser aufweist als den Pressdurchmesser der Pressverbindung mit der Hohlwelle. Dadurch kann die längsaxiale Entkopplung der Presssitze mittels einer Gestaltung des Motors erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführung weist die Hohlwelle an ihrem Außenmantel an dem, dem Freilauf zugewandten, längsaxialen Ende eines Innenmantels des Rotor einen längsaxialen Entlastungsbereich aufweist, der einen kleineren Durchmesser aufweist als den Pressdurchmesser der Pressverbindung mit dem Rotor. Dadurch kann die längsaxiale Entkopplung der Presssitze mittels einer Gestaltung der Hohlwelle erfolgen.
  • Um eine zuverlässige Entkopplung des Rotorpresssitzes und des Freilaufpresssitzes hinsichtlich der Verformung der Hohlwelle durch Presskräfte am jeweils anderen Presssitz sicherzustellen, weist gemäß einer Ausführung die Hohlwelle an ihrem Innenmantel bezüglich der Längsrichtung einen Anschlag zum Einpressen des Freilaufs auf, der wenigstens bezüglich der Längsachse wenigstens zwei Millimeter, insbesondere wenigstens 2,5 mm oder 3 mm, von dem Rotorpresssitz entfernt angeordnet ist.
  • Zusätzlich oder alternativ weist dazu gemäß einer Ausführung die Hohlwelle an ihrem Außenmantel bezüglich der Längsrichtung einen Anschlag zum Einpressen des Rotors auf, der wenigstens bezüglich der Längsachse wenigstens zwei Millimeter, insbesondere wenigstens 2,5 mm oder 3 mm, von dem Rotorpresssitz entfernt angeordnet ist.
  • Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
    • 1 zeigt eine gattungsgemäße Wasserpumpe in einer allgemeinen schematischen Ansicht.
    • 2 zeigt das in 1 markierte Detail I in einer Ausgestaltung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführung der Erfindung mit einer Beabstandung zwischen den Presssitzen.
    • 3 zeigt das in 1 markierte Detail I in einer Ausgestaltung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführung der Erfindung mit einer Beabstandung und einer Entlastungsnut zwischen den Presssitzen.
    • 4 zeigt das in 1 markierte Detail I in einer Ausgestaltung gemäß einer dritten beispielhaften Ausführung der Erfindung mit jeweils einem längsaxialen Anschlag für beide Presssitze.
    • 5 zeigt das in 1 markierte Detail I in einer Ausgestaltung gemäß einer vierten beispielhaften Ausführung der Erfindung mit einem an dem Rotor ausgebildeten Entlastungsbereich zur Entkopplung der Presssitze.
    • 6 zeigt das in 1 markierte Detail I in einer Ausgestaltung gemäß einer fünften beispielhaften Ausführung der Erfindung mit einem an der Hohlwelle ausgebildeten Entlastungsbereich zur Entkopplung der Presssitze.
    • 7 zeigt das in 1 markierte Detail I in einer bekannten Ausgestaltung.
  • In 1 ist eine elektromechanische Wasserpumpe 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug gezeigt. Die Wasserpumpe 1 ist dazu eingerichtet, mittels eines Pumpenrades 2 Wasser und/oder gegebenenfalls ein anderes Kühlmittel aus einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs, das in der Darstellung der 1 von rechts entlang einer Längsachse L der Wasserpumpe 1 herangeführt wird, durch eine Rotation des Pumpenrades 2 um die Längsachse L mit einem höheren Druck zu beaufschlagen, wobei das Druck beaufschlagte Wasser radial außerhalb der Wasserpumpe 2 abgeführt werden kann. Die entsprechenden Rohrleitungen (nicht dargestellt) können das Wasser durch einen Pumpengehäuseteil 101 eines Gehäuses 100 der Wasserpumpe 1 abführen.
  • Um die dazu benötigte Drehbewegung des Pumpenrad 2 zu erreichen, weist die Wasserpumpe 1 eine Antriebswelle 4 auf, die mittels eines elektrischen Antriebs 6 und/oder mittels eines als Riementrieb ausgeführten mechanischen Antriebs 8 auf.
  • Der mechanische Antrieb 8 weist dabei einen Riemen 10 und eine Riemenscheibe 12 auf, die mittels des Riemens 10 mit einer Drehbewegung beaufschlagt werden kann. Die Riemenscheibe 12 ist mittels eines als Wälzlager ausgebildeten Riemenantriebslagers 14 an einem Antriebsgehäuseteil 102 gelagert.
  • An der Riemenscheibe 12 ist drehfest ein Magnetaktor 16 einer Magnetkupplung 18 angeordnet, die in einem strombeaufschlagten Zustand eine Magnetkupplungsscheibe 20 drehfest mit der Riemenscheibe 12 verbindet. Dann kann eine Drehbewegung der Riemenscheibe 12 auf die Antriebswelle 4 übertragen werden, den die Kupplungsscheibe 20 ist drehfest, nötigenfalls aber axial verschiebbar mit der Antriebswelle 4 verbunden.
  • Der elektrische Antrieb 6 weist einen Stator 22 und einen Rotor 24 auf. Der Rotor 24 ist mit einer konzentrisch um die Antriebswelle 4 angeordneten Hohlwelle 26 mittels einer Pressverbindung drehfest verbunden. Die Pressverbindung ist an einem Rotorpresssitz 28 angeordnet, der in der Darstellung links durch einen Rotoranschlag 30 begrenzt ist.
  • Zwischen der Hohlwelle 26 und der Antriebswelle 4 ist ein Freilauf 32 angeordnet, der dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung des Rotors 24 in der Drehrichtung des mechanischen Antriebs 8 auf die Antriebswelle 4 zu übertragen, wobei die Hohlwelle 26 an ihrem Innenmantel einen Freilaufpresssitz 34 für den Freilauf und an ihrem Außenmantel den Rotorpresssitz 28 für den Rotor 24 aufweist.
  • Die Antriebswelle 4 ist des Weiteren an einem als Wälzlager ausgebildeten Gehäuselager 36 an dem Gehäuse 100 gelagert und mittels einer Fluiddichtung 38 gegen das Wasser und/oder das Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf abgedichtet. Zudem ist die Antriebswelle 4 mittelbar über Freilauf 32 und die Hohlwelle 26 mittels eines weiteren als Wälzlager ausgebildeten Gehäuselagers 40 an dem Gehäuse 100 gelagert.
  • Durch die Möglichkeit, mittels der Magnetkupplung 16 eine Drehbewegung des mechanischen Antriebs 8 und mittels des Freilaufs 32 eine Drehbewegung des elektrischen Antriebs 6 separat oder kombiniert auf die Antriebswelle aufzubringen, kann das Wasser unabhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors, nötigenfalls aber auch mit hoher Leistung im Kühlkreislauf gefördert und/oder mit Druck beaufschlagt werden.
  • In 7 ist eine bekannte Gestaltung des in 1 als Detail I eingezeichneten Bereichs der Wasserpumpe 1 dargestellt. Insbesondere ist ersichtlich, dass keiner oder zumindest kein relevanter (d.h. ausreichender) längsaxial der Abstand zwischen dem Freilaufpresssitz 34 und dem Rotorpresssitz 28 vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine Schädigung des Freilaufs 32 im Betrieb durch den Krafteintrag und die damit ggf. verbundene Verformung der Hohlwelle 26 beim Verpressen des Rotors 24 nicht ausgeschlossen werden.
  • In den 2 bis 6 ist das in 1 eingezeichnete Detail I gemäß unterschiedlichen Ausführungen der Erfindung eingezeichnet, die einem schnellen Verschleiß des Freilaufs 32 entgegenwirken, indem sie eine Verformung der Hohlwelle 26 im Bereich des Freilaufpresssitzes 34 reduzieren oder verhindern.
  • In 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Rotorpresssitz 28 und der Freilaufpresssitz 34 bezüglich der Längsachse L einen (Mindest-)Abstand X von 2,5 mm aufweisen. Presskräfte aus dem Verpressen des Rotors 24 am Rotorpresssitz 28 sind durch das Einhalten des ausreichend gro-ßen Abstands X von dem Freilaufpresssitz 34 und damit dem Freilauf 32 entkoppelt. Die Beabstandung der beiden Presssitze 28 und 34 voneinander in längsaxialer Richtung wird dadurch erreicht, dass der Freilauf 32 und der Rotor 24 wenigstens in einem längsaxialen Abstand von X montiert werden.
  • In 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Entkopplung der Presssitze 28 und 34 mittels einer Entlastungsnut 42, die aus dem Innenmantel der Hohlwelle 26 ausgenommen ist, ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Presssitze 28 und 34 zusätzlich im Abstand X von 2,5 mm voneinander angeordnet. Je nach Gestaltung der Entlastungsnut 42 würde aber auch ein geringerer Abstand ausreichen, wenn die Presskräfte durch das Aufpressen dieses Rotor 24 am Rotorpresssitz 28 in ausreichendem Maße durch eine Verformung der Hohlwelle in dem Bereich ihrer durch die Entlastungsnut 42 verringerten Wandstärke kompensiert werden.
  • In 4 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich von derjenigen gemäß 2 insbesondere dadurch unterscheidet, dass zur Sicherstellung des Abstands X nicht nur der Rotorpresssitz 28 mittels eines axialen Rotoranschlags 30 beim Verpressen axial festgelegt ist, sondern auch der Freilaufpresssitz 34 an einem Freilaufanschlag 44. dadurch sind Montagefehler, die zu einem zu geringen Abstand X führen, ausgeschlossen.
  • In 5 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Rotorpresssitz 28 und der Freilaufpresssitz 34 bezüglich der Längsachse L einen (Mindest-)Abstand X von 2,5 mm aufweisen. Presskräfte aus dem Verpressen des Rotors 24 am Rotorpresssitz 28 sind durch das Einhalten des ausreichend großen Abstands X von dem Freilaufpresssitz 34 und damit dem Freilauf 32 entkoppelt. Die Beabstandung der beiden Presssitze 28 und 34 voneinander in längsaxialer Richtung wird dadurch erreicht, dass ein Innenmantel des Rotors 24 derart mit einem Entlastungsbereich 46 ausgebildet ist, dass der Rotor 24 im Bereich des Abstandes X einen größeren Durchmesser als den Pressdurchmesser mit der Hohlwelle 26 aufweist, sodass in diesem längsaxialen Bereich keine Presspassung ausgebildet wird.
  • In 6 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Rotorpresssitz 28 und der Freilaufpresssitz 34 bezüglich der Längsachse L einen (Mindest-)Abstand X von 2,5 mm aufweisen. Presskräfte aus dem Verpressen des Rotors 24 am Rotorpresssitz 28 sind durch das Einhalten des ausreichend großen Abstands X von dem Freilaufpresssitz 34 und damit dem Freilauf 32 entkoppelt. Die Beabstandung der beiden Presssitze 28 und 34 voneinander in längsaxialer Richtung wird dadurch erreicht, dass ein Außenmantel der Hohlwelle 26 derart mit einem Entlastungsbereich 48 ausgebildet ist, dass die Hohlwelle 26 im Bereich des Abstandes X einen kleineren Durchmesser als den Pressdurchmesser mit dem Rotor 24 aufweist, sodass in diesem längsaxialen Bereich keine Presspassung ausgebildet wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wasserpumpe
    2
    Pumpenrad
    4
    Antriebswelle
    6
    elektrischer Antrieb
    8
    mechanischer Antrieb
    10
    Riemen
    12
    Riemenscheibe
    14
    Riemenantriebslager
    16
    Magnetaktor
    18
    Magnetkupplung
    20
    Magnetkupplungsscheibe
    22
    Stator
    24
    Rotor
    26
    Hohlwelle
    28
    Rotorpresssitz
    30
    Rotoranschlag
    32
    Freilauf
    34
    Freilaufpresssitz
    36
    Gehäuselager
    38
    Fluiddichtung
    40
    Gehäuselager
    42
    Entlastungsnut
    44
    Freilaufanschlag
    46
    Entlastungsbereich am Innenmantel des Rotors
    48
    Entlastungsbereich am Außenmantel der Hohlwelle
    100
    Gehäuse
    101
    Pumpengehäuseteil
    102
    Antriebsgehäuseteil
    L
    Längsachse
    X
    (Mindest-)Abstand zwischen dem Rotorpresssitz und dem Freilaufpresssitz

Claims (12)

  1. Wasserpumpe (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: - ein Pumpenrad (2), das mittels einer Antriebswelle (4) antreibbar ist, - einen mechanischen Antrieb (8), insbesondere einen Riemen- oder Kettentrieb, der mit der Antriebswelle drehfest verbindbar und/oder verbunden ist, - einen elektrischen Antrieb (6) mit einem Rotor (24), der mit einer konzentrisch um die Antriebswelle angeordneten Hohlwelle (26) drehfest verbunden ist, - einen zwischen der Hohlwelle und der Antriebswelle angeordneten Freilauf (32), der dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung des Rotors in der Drehrichtung des mechanischen Antriebs auf die Antriebswelle zu übertragen, wobei die Hohlwelle an ihrem Innenmantel einen Freilaufpresssitz (34) für den Freilauf und an ihrem Außenmantel einen Rotorpresssitz (28) für den Rotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilaufpresssitz und der Rotorpresssitz voneinander bzgl. einer Längsachse (L) der Hohlwelle beabstandet und hinsichtlich einer Verformung der Hohlwelle entkoppelt sind.
  2. Wasserpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplung der Presssitze (28, 34) mittels einer Beabstandung (X) der Presssitze von wenigstens zwei Millimetern, insbesondere wenigstens 2,5 mm oder 3 mm, ausgebildet ist.
  3. Wasserpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplung der Presssitze mittels einer Entlastungsnut (42), die aus dem Innenmantel der Hohlwelle ausgenommen ist, ausgebildet ist.
  4. Wasserpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf an seinem Außenmantel hin zu dem Rotor einen längsaxialen Entlastungsbereich aufweist, der einen kleineren Durchmesser aufweist als den Pressdurchmesser der Pressverbindung mit der Hohlwelle.
  5. Wasserpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor an seinem Innenmantel hin zu dem Freilauf einen längsaxialen Entlastungsbereich (46) aufweist, der einen größeren Durchmesser aufweist als den Pressdurchmesser der Pressverbindung mit der Hohlwelle.
  6. Wasserpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle an ihrem Außenmantel an dem dem Freilauf zugewandten längsaxialen Ende eines Innenmantels des Rotor einen längsaxialen Entlastungsbereich (48) aufweist, der einen kleineren Durchmesser aufweist als den Pressdurchmesser der Pressverbindung mit dem Rotor.
  7. Wasserpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle an ihrem Innenmantel bezüglich der Längsrichtung einen Freilaufanschlag (34) zum Einpressen des Freilaufs aufweist, der wenigstens bezüglich der Längsachse wenigstens zwei Millimeter, insbesondere wenigstens 2,5 mm oder 3 mm, von dem Rotorpresssitz entfernt angeordnet ist.
  8. Wasserpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle an ihrem Außenmantel bezüglich der Längsrichtung einen Rotoranschlag (30) zum Einpressen des Rotors aufweist, der wenigstens bezüglich der Längsachse wenigstens zwei Millimeter, insbesondere wenigstens 2,5 mm oder 3 mm, von dem Rotorpresssitz entfernt angeordnet ist.
  9. Kraftfahrzeug, aufweisend einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Antriebsmaschine, gekennzeichnet durch eine Wasserpumpe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Verfahren zur Montage einer Wasserpumpe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Verpressen des Freilaufs (32) mit der Hohlwelle (26), - Verpressen des Rotors (24) mit der Hohlwelle (26), gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: - Berücksichtigen eines Mindestabstands (X) des Freilaufpresssitzes (34) und des Rotorpresssitzes (30) beim Verpressen.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Berücksichtigen des Mindestabstands der Freilauf und/oder der Rotor an eine vorbestimmte längsaxiale Position verpresst werden.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Berücksichtigen des Mindestabstands der Freilauf und/oder der Rotor bis an einen längsaxialen Anschlag der Hohlwelle verpresst werden.
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