DE19646617A1 - Kühlmittelpumpe mit elektrisch kommutiertem Elektromotor - Google Patents

Description

Eine derartige Kühlmittelpumpe ist Gegenstand der DE 44 11 960 A1 und soll dort für die Kühlmittelumwälzung bei einer Brennkraftmaschine verwendet wer­ den.

Sie weist eine Pumpenkammer mit einem Pumpenradrotor und eine Polkammer mit einem Polsystem auf, wobei diese Kammern hermetisch gegeneinander ab­ gedichtet sind.

Nachteilig bei dieser Ausführung ist der glockenförmig ausgeführte Pumpen­ radrotor, der nur eine unzureichende fliegende Lagerung ermöglicht und eine große Baulänge der Kühlmittelpumpe ergibt.

Aus der EP 0 240 674 B1 ist eine gattungsgemäße Pumpe mit hermetisch ge­ geneinander abgedichteten Pumpen- und Polkammern und achsparallel ausge­ richteten Polkernen bekannt, wodurch eine kurze Bauform erreicht wird.

Nachteilig bei dieser Pumpe ist jedoch eine unzureichende Lagerung des Pum­ penradrotors (Fig. 3), die insgesamt durch große Reibradien große Reibmomente erzeugt, die einem verlustarmen Pumpenbetrieb entgegenstehen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Kühlmittelpumpe derart zu gestalten, daß eine kurze Bauform, eine verlustarme Lagerung und eine vorteilhafte Großserienfertigung erreicht werden.

Diese Aufgabe ist durch die im im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebe­ nen Merkmale gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kühlmit­ telpumpe 1, die z. B. für eine Brennkraftmaschine geeignet ist und durch das von der Brennkraftmaschine angetriebene Generatorsystem mit Gleichstrom be­ trieben werden kann.

Hierfür ist ein elektronisch kommutierter Elektromotor 2 vorgesehen, der mit der Kühlmittelpumpe vereinigt ist durch einen in eine Pumpenkammer 3 eingesetzten Pumpenradrotor 4 und ein in eine Polkammer 5 eingesetztes Polsystem 6 mit Motorwicklungen 7, wobei die beiden Kammern hermetisch gegeneinander ab­ gedichtet sind.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Polkammer 5 innerhalb eines wärmeleitfähigen Metallgehäuses 8, hier eignet sich insbesondere Leichtmetall oder dünnwandiger Stahl, besteht und das Polsystem 6 mit Motorwicklungen 7, Wicklungskernen 9 und einem Rückschlußring 10 dort radial, axial und verdreh­ gesichert gehalten ist und die Motorwicklungen 7 über Anschlußleitungen 11 mit einer Schaltungsplatine 12 verbunden sind, die in einer Nebenkammer 13 des Metallgehäuses 8 in wärmeleitendem Kontakt mit der Gehäusewandung 14 steht.

Diese Ausführung ermöglicht eine kurze, gedrungene Bauform. Das Metallge­ häuse 8 ermöglicht eine sichere Befestigung der Kühlmittelpumpe 1 mittels eines nicht dargestellten Flansches und das Einsetzen des kompletten Polsystems 6 sowie dessen Befestigung innerhalb der Polkammer 5 mittels radialer, axialer und verdrehsichernder Wandungen, Rippen und dergleichen, die der Vorstellbar­ keit wegen nicht extra dargestellt sind.

Bei der gezeigten Ausführung sind 6 Motorwicklungen 7 vorgesehen, die jeweils paarweise in Reihe geschaltet sind, so daß insgesamt vier Anschlußleitungen 11 durch entsprechende Öffnungen 15 in die Nebenkammer 13 gelegt und dort mit der Schaltungsplatine 12 elektrisch verbunden sind.

Hierdurch ist eine vorteilhafte Montage gegeben, die einfach zu handhaben ist.

Das Metallgehäuse 8 ermöglicht eine ausreichende Wärmeabführung aus den Motorwicklungen 7 und der ggf. mit Leistungselektronik bestückten Schal­ tungsplatine 12 durch wärmeleitenden Kontakt, ggf. unter Zwischenlage von Wärmeleitpaste, mit der Gehäusewandung 14.

Es ist vorgesehen, daß die Polkammer 5 gegenüber der Pumpenkammer 3 durch eine in das Metallgehäuse 8 eingesetzte Wandung 16 getrennt ist, die Ausneh­ mungen 17 für die Aufnahme der Wicklungskerne 9 mit einer geringeren Wand­ dicke 18 zwischen Pol- und Pumpenkammern 5, 3 aufweist, worauf noch einge­ gangen wird, und andererseits die Pumpenkammer 3 abdichtet, die innerhalb eines Gehäuses 19 mit Zu- und Ablaufanschlüssen 20, 21 für das Kühlmittel besteht und mit einem äußeren Rand 22 mit einem Kragen 23 der Wandung 16 kontaktiert und unter Zwischenlage eines Dichtringes 24 durch einen umgeroll­ ten Rand 25 des Metallgehäuses 8 dagegen gedrückt wird, wobei auch andere Befestigungsarten, Verschraubungen usw. anstelle der Umrollung verwendet werden können.

Diese Ausführung ermöglicht eine vorteilhafte hermetische Abdichtung zwischen der Pumpenkammer 3 und der Polkammer 5 und des Metallgehäuses 8 insge­ samt, wobei der Vorteil besteht, daß der Ablaufanschluß 21 in eine beliebig vor­ gebbare Stellung zu einem (nicht dargestellten) Befestigungsflansch ausgerichtet werden kann, da die Pumpenkammer 3 nur einseitig in dem Gehäuse 19 be­ steht, womit die Kühlmittelpumpe 1 leicht diversen Anschlußsituationen ange­ paßt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pumpenradrotor 4 auf einer Achse 26 gelagert ist, die in Aufnahmeöffnungen 27, 28 der Wandung 16 und des Gehäuses 19 eingesetzt ist.

Hierdurch ist eine sehr sichere Lagerung des Pumpenradrotores 4 gegeben, wo­ bei die Öffnungen 27, 28 aufweisenden Ansätze 29, 30 unter Zwischenlage von Anlaufscheiben 31 das Axialspiel des Pumpenradrotors 4 auf der Achse 26 be­ grenzen.

Alternativ hierzu, nicht dargestellt, kann der Pumpenradrotor 4 jedoch auch auf einer einseitig befestigten Achse 26 gelagert sein, die in der Wandung oder in dem Gehäuse 19 eingesetzt ist.

Wie dargestellt, weist der Pumpenradrotor 4 einen zur Polkammer 5 gerichteten Magnetring 32 und einen zur Pumpenkammer 3 gerichteten Pumpenflügelansatz 33 auf. Entsprechend der Anzahl der Motorwicklungen 7 soll der Magnetring 32 zwei um 90° versetzte Magnetsysteme aufweisen. Durch die in den Ausneh­ mungen 17 für die Wicklungskerne 9 bestehende geringe Wanddicke 18 ist der Luftspalt zwischen den Wicklungskernen 9 und dem Magnetring 32 und damit der Magnetkreiswiderstand verringert.

Der Pumpenflügelansatz 35 weist eine der Pumpenkammer 3 angepaßte Naben­ kontur 36 auf, auf der der Pumpenkammer 3 angepaßte Flügel 37 bestehen.

Vorteilhafterweise ist der Pumpenradrotor 4 in Kompositbauweise hergestellt, wobei eine Lagerbuchse 34 einen aufgepreßten Rückschlußring 35, der den Ma­ gnetring 32 trägt, und den aus Kunststoff bestehenden Pumpenflügelansatz 33 aufweist.

Der Rückschlußring 35 und der Magnetring 32 sollen aus einem gegen das Kühlmittel resistenten Werkstoff bestehen, z. B. nichtrostender Stahl, oder einen resistenten Überzug, Lack, Zink usw., aufweisen.

In der dargestellten Ausführung ist vorgesehen, daß der Pumpenflügelansatz 33 einstückig mit einer die freien Flächen der Lagerbuchse 34, des Rückschlußrin­ ges 35 und des Magnetringes 32 bedeckenden Beschichtung 38 ausgeführt ist.

Alternativ, nicht dargestellt, kann der Pumpenradrotor 4 auch vollständig aus einem kunststoffgebundenen Ferritmaterial hergestellt sein.

In der Zeichnung ist die Nebenkammer 13 durch eine Kunststoffkappe 39 ver­ schlossen, die mit Vergußmasse in Aufnahmeausnehmungen 40 des Metallge­ häuses 8 eingesetzt ist und einen Durchbruch 41 aufweisen kann, durch den ein mit der Schaltungsplatine 12 verbundener elektrischer Steckeranschluß 42 ragt.

Mit der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe läßt sich eine Brennkraftmaschine kühlen, wobei die Kühlleistung durch Ansteuerung der Kommutierungsschaltung bzw. Leistungsschaltung auf der Schaltungsplatine gesteuert werden kann. Die Kühlmittelpumpe weist einen einfachen Aufbau auf und ist für eine Großserien­ fertigung geeignet.

Claims (8)

1. Kühlmittelpumpe mit elektrisch kommutiertem Elektromotor, vereinigt durch ei­ nen in eine Pumpenkammer 3 eingesetzten Pumpenradrotor 4 und ein in eine Polkammer 5 eingesetztes Polsystem 6 mit Motorwicklungen 7, wobei die bei­ den Kammern hermetisch gegeneinander abgedichtet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Polkammer 5 innerhalb eines wärmeleitfähigen Metallgehäuses (8) besteht und das Polsystem (6) mit Motorwicklungen (7), Wicklungskernen (9) und einem Rückschlußring (10) dort radial, axial und verdrehgesichert gehal­ ten ist und die Motorwicklungen (7) über Anschlußleitungen (11) mit einer Schaltungsplatine (12) verbunden sind, die in einer Nebenkammer (13) des Me­ tallgehäuses (8) in wärmeleitendem Kontakt mit der Gehäusewandung (14) steht.

2. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polkammer (5) gegenüber der Pumpenkammer (3) durch eine in das Metallgehäuse (8) ein­ gesetzte Wandung (16) getrennt ist, die Ausnehmungen (17) für die Aufnahme der Wicklungskerne (9) mit einer geringeren Wanddicke (18) zwischen Pol- und Pumpenkammern 5, 3 aufweist und andererseits die Pumpenkammer (3) abdich­ tet, die innerhalb eines Gehäuses (19) mit Zu- und Ablaufanschlüssen (20, 21) für das Kühlmittel besteht und mit einem äußeren Rand (22) mit einem Kragen (23) der Wandung (16) kontaktiert und unter Zwischenlage eines Dichtringes (24) durch einen Rand (25) des Metallgehäuses (8) dagegen gedrückt wird.

3. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpen­ radrotor (4) auf einer Achse (26) gelagert ist, die in eine Aufnahmeöffnung (27, 28) der Wandung (16) und/oder des Gehäuses (19) eingesetzt ist.

4. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpen­ radrotor (4) einen zur Polkammer (5) gerichteten Magnetring (32) und einen zur Pumpenkammer (3) gerichteten Pumpenflügelansatz (33) aufweist.

5. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpen­ radrotor (4) in Kompositbauweise hergestellt ist, wobei eine Lagerbuchse (34) einen aufgepreßten Rückschlußring (35), der den Magnetring (32) trägt, und den aus Kunststoff bestehenden Pumpenflügelansatz (33) aufweist.

6. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rück­ schlußring (35) und der Magnetring (32) aus einem gegen das Kühlmittel resi­ stenten Werkstoff bestehen oder einen resistenten Überzug aufweisen.

7. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpen­ flügelansatz (33) einstückig mit einer die freien Flächen der Lagerbuchse (34), des Rückschlußringes (35) und des Magnetringes (32) bedeckenden Beschich­ tung (38) ausgeführt ist.

8. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpen­ radrotor (4) einstückig aus einem kunststoffgebundenen Ferritmaterial besteht.