EP2047106A1 - Fluidpumpe sowie verfahren zur herstellung einer fluidpumpe - Google Patents

Fluidpumpe sowie verfahren zur herstellung einer fluidpumpe

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EP2047106A1
EP2047106A1 EP07729602A EP07729602A EP2047106A1 EP 2047106 A1 EP2047106 A1 EP 2047106A1 EP 07729602 A EP07729602 A EP 07729602A EP 07729602 A EP07729602 A EP 07729602A EP 2047106 A1 EP2047106 A1 EP 2047106A1
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EP
European Patent Office
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shaft
pump
bearing cap
fluid pump
bearing
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Application number
EP07729602A
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English (en)
French (fr)
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EP2047106B1 (de
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Claudius Muschelknautz
Christoph Heier
Bernd Hein
Jerome Thiery
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2047106A1 publication Critical patent/EP2047106A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2047106B1 publication Critical patent/EP2047106B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/043—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/0633—Details of the bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/047—Bearings hydrostatic; hydrodynamic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/628—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49245—Vane type or other rotary, e.g., fan

Definitions

  • the invention relates to a fluid pump, in particular a liquid pump for a cooling or heating circuit of a motor vehicle, and to a method for producing such a fluid pump.
  • a liquid pump in particular for the cooling / heating circuit of a motor vehicle is known, which has a stator in Klau- enpolkonstrument and separated from the stator by a tube, immersed in the cooling water and forming an impeller rotor ,
  • the rotor of the liquid pump of DE 199 34 382 A1 is arranged radially inside the stator.
  • a bearing shaft of the rotor is rotatably connected at its axial ends with a stationary shaft and encloses this substantially over its entire length. The length of the bearing shaft is at least so large that the center of gravity of the rotor is located between the two axial ends of the bearing shaft of the rotor.
  • the shaft is rotatably anchored at a first end in a recess of the bottom of the pump housing. Its second end is received in the hub of a rib star, which is formed integrally with the front housing part of the pump and whose ribs extend radially in the intake manifold of the pump.
  • the fluid pump according to the invention which can be used in particular as a liquid pump for a cooling and / or heating circuit of a motor vehicle, has a pump housing with a pump housing arranged in the rotationally fixed shaft for a rotor having an impeller.
  • the shaft is only stored or fixed on one side and carries at its end opposite this bearing a shaft at least partially embracing end cap, which is also referred to as a bearing cap.
  • Dirt repellency in particular the rejection of entrained dirt from the bearing, can be realized in one component, which leads to an assembly and cost savings of the pump according to the invention.
  • Liquid pump for the cooling and / or heating circuit of a motor vehicle thus allows a simplified assembly method and method for producing such a pump.
  • the shaft can be fixed with its first end in a plastic housing of the pump, so that the inner rotor can be pushed onto the shaft and subsequently via a mounted on the shaft and carried by the shaft itself Bearing cap can be axially secured.
  • the bearing cap is mounted on the shaft such that the inner rotor of the fluid pump is secured axially on the shaft.
  • the bearing cap thus serves as an axial securing element which limits the axial displaceability of the rotor on the non-rotatable shaft.
  • the bearing cap is therefore designed as a hollow body, in particular as a metallic hollow body. This hollow body may, for example, at its the bearing point of the shaft side facing tabs, in particular integrally formed with the hollow body tabs having an operative connection of the
  • the tabs may be formed in particular as metallic leaf springs, so that the bearing cap can be pressed or attached to the shaft while applying a corresponding pressing force under elastic deformation of the bearing cap straps.
  • the mounting of the bearing cap can be done in a groove, in grooves or directly on the shaft itself.
  • the bearing cap applied to the second shaft end has a substantially conical shape.
  • the bearing cap tapers in the direction of the suction opening of the pump.
  • the opening angle of the cone of the bearing cap can be correlated with the opening angle of the suction port of the pump in an advantageous manner. This allows effective deflection, or a non-turbulent influx of the inflowing through the inf-mammal fluid to the impeller blades of the impeller.
  • the shape of the bearing cap corresponds to a rotary cone or a rotary truncated cone, wherein the end of the bearing cap facing the suction opening is flattened or rounded in order to ensure as far as possible an essentially laminar flow around the bearing cap.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a fluid pump according to the invention in a simplified longitudinal sectional view
  • FIG. 2 shows a detailed representation of an alternative embodiment of a fluid pump according to the invention in the region of the rotor of the pump,
  • FIG. 3 is a perspective view of the impeller of the fluid pump with attached bearing cap
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a bearing cap
  • Figure 5 is a patch on the free shaft end and fixed to this bearing cap.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of a fluid pump according to the invention in a longitudinal section.
  • the fluid pump according to the invention shown in Figure 1 has the embodiment of a cooling water pump, in particular a cooling water pump for a
  • the pump 10 has a three-part housing, which consists of a housing front part 12 with an intake 14 formed thereon, a partition 16 and a housing rear part 18.
  • the housing parts 12, 16 and 18 are held together in the embodiment of Figure 1 by screws 20, but also a bonding or welding of the housing parts is possible.
  • the partition 16, which is essentially cup-shaped, is clamped between the front housing part 12 and the rear housing part 18.
  • a sealing ring 22 is clamped between the front housing part 12 and partition 16.
  • the partition wall 16 is made of a non-magnetic material and has a thin-walled portion in the form of a tube 24, which together with a bottom 26 forms a cup in which a rotor 28 is rotatably arranged.
  • the rotor 28 is made of a plastic-bonded magnetic material, for example, embedded in a resin matrix or plastic matrix, powdered magnetic material, in particular in one piece, for example by injection molding.
  • the rotor has an outer cylinder 30, which follows the course of the tube 24 of the cup-shaped partition 16 at a short distance.
  • Cylinder 30 is closed at its end facing the intake 14 by a flange 32.
  • the flange 32 carries a plurality of vanes or vanes thus forming a vane or feed wheel 35 of the pump, which are formed in the embodiment of Figure 1 in one piece with the rotor.
  • bearing shaft 34 extends through the interior of the cylinder 30 of the rotor 28.
  • the rotor 28 is rotatably mounted on a rotationally fixed shaft 36 and encloses this substantially over its entire length.
  • the shaft 36 is rotatably anchored at a first end in a recess 38 of the bottom 26.
  • Figure 1 shows a knurling 40, with which the example metallic shaft is pressed into the recess 38 of the plastic bottom 26.
  • Other, known to those skilled options for fixing the first shaft end in or on the pump housing are also possible.
  • the shaft 36 carries a bearing cap 44, which surrounds the shaft at least partially and is secured thereto.
  • the bearing shaft 34 of the rotor 28 is thus secured between the recess 38, which is a first bearing point of the shaft, and the bearing cap 44.
  • the bearing cap 44 has a substantially conical shape, which tapers in particular in the direction of the suction opening of the suction nozzle 14.
  • the opening angle of the cone of the bearing cap 44 corresponds in an advantageous manner with the opening angle of the suction port of the pump.
  • the thus configured bearing cap 44 thus ensures both the storage of the rotor of the pump and the rejection of dirt, such as the entrained in the coolant of an internal combustion engine dirt in a single component.
  • the conical shape of the bearing cap whose shape is for example between the shape of a rotary cone and a rotary truncated cone, also increases the efficiency of the pump, since turbulence can be avoided by the shape of the bearing cap and in particular by the absence of attachment of such a bearing cap by means of housing webs. Since the bearing cap is only carried by the shaft itself, it comes to any
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of the rotor secured on the shaft of an alternative embodiment of a fluid pump.
  • the shaft 36 is fixed on one side in a serving as a bearing recess 38 of the pot bottom 28 of the partition 16.
  • the shaft is pressed without special knurling only in the recess or glued.
  • Mounted on the shaft is a rotor 28 made of a plastic-bonded magnetic material. Integrally formed with the rotor is an impeller 35 having a plurality of conveying blades, of which in the illustration of Figure 2, however, only a single conveying blade is shown.
  • the patch on the shaft 36 rotor 28, which also serves as a feed wheel 35 for the fluid to be conveyed, via a pressed onto the shaft 36 bearing cap
  • bearing cap 44 secured axially.
  • the bearing cap 44 surrounds the end of the bearing 38 opposite end 42 of the shaft 36th
  • FIG. 3 shows, in a perspective view, the rotor 28 inserted into the cup-shaped dividing wall 16, on which the conveying wheel 35 is integrally formed with the conveying blades.
  • the bearing cap 44 according to the invention, the rotor 28 is secured axially on the rotationally fixed shaft 36.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a bearing cap 44 in a representation which is not to scale.
  • This bearing cap can, for example, be drawn, bent or otherwise formed from a metallic material, for example a sheet metal.
  • the bearing cap 44 is formed as a hollow body, wherein the cap in the embodiment of Figure 4 at its the Anströmungs- direction 48 opposite end has a plurality of bent tabs 50, the free ends 52 are bent in the direction of the interior 54.
  • the annularly arranged tabs 50 thus define an opening 56 of the bearing cap 44, which is formed on the side facing away from the flow direction 48 of the cap.
  • the free shaft end 42 can be introduced.
  • the diameter of this opening 56 is smaller by a small amount than the diameter of the shaft on which the bearing cap is to be placed and fastened.
  • FIG. 5 shows a detail of a bearing cap 44 applied to a shaft 36.
  • the tabs 50 When pressing the shaft 36 into the interior 54 of the bearing cap 44, the tabs 50 can be elastically pushed back in the manner of leaf springs so that they press with a corresponding counterforce on the shaft 36 and thus secure the bearing cap 44 securely on the shaft 36.
  • the shaft 36 has a circumferentially extending groove 58, in which the free ends 52 of the tabs 50 can engage, thus ensuring a particularly reliable backup of the bearing cap 44 on the second shaft end 42.
  • an additional locking washer may also be provided between the bearing cap 44 and the impeller of the rotor.
  • the fluid pump according to the invention can be mounted in a simple manner, since the shaft only with its first end in a plastic housing of the pump, for example in the bottom of the pot 26 of the partition 16, must be fixed.
  • the rotor 28 may then be slid onto the shaft and secured axially over the bearing cap 44 to be mounted on the shaft and carried by the shaft.
  • the fluid pump according to the invention is not limited to the embodiments described in the figures.
  • the fluid pump is not limited to a metallic bearing cap.
  • Bearing caps made of plastic or a natural, such as elastic, material are also conceivable.
  • the fluid pump according to the invention is not based on the described attachment methods of the shaft in the pump housing or the bearing cap limited to the wave. Further fastening methods known to the person skilled in the art are also possible in the fluid pump according to the invention.
  • a metallic bearing cap can for example be made of a stamped and / or drawn sheet metal.
  • the bearing cap according to the invention, carried by the shaft thus forms an abutment of the impeller of the fluid pump according to the invention.
  • fluid pump according to the invention is not limited to the
  • the electric motor driving the fluid pump of the embodiment of FIG. 1 is designed as a so-called canned motor, in which the rotor rotating in the conveying fluid passes through a thin partition wall radially from the rotor
  • Rotor running, fixed stator is delimited.
  • the split tube 24 is integrally formed in the embodiment of Figure 1 with the partition wall 16 and the bottom 26.
  • On the partition wall 16 and the solenoid 60 of the stator of the electric motor is also attached.
  • the cylindrical coil 60 is contacted via electrical connection means 62 with a printed circuit board 64, on which the power electronics 66 are arranged to drive the pump.
  • a corresponding plug element 68 such a pump can be connected, for example, to the electrical system of a motor vehicle, in order to serve as a delivery pump for the cooling medium in a cooling circuit or heating circuit of the motor vehicle.
  • the stator as described in DE 199 34 382 A1, be designed as Klauenpolstator. This design makes it possible to realize a high number of pole pairs for driving the rotor 28 with a simple winding in the form of a cylindrical coil 60.
  • Stators are mounted axially one behind the other.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluidpumpe (10), insbesondere eine Flüssigkeitspumpe für einen Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem Pumpengehäuse (12,14,16,18) und einer im Pumpengehäuse (12,14,16,18) angeordneten, drehfesten Welle (36) für einen ein Flügelrad (35) aufweisenden Innenrotor (28). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Welle (28) einseitig gelagert ist und an Ihrem der Lagerstelle (38) entgegen gesetzten Ende (42) eine die Welle (28) zumindest teilweise umgreifende Lagerkappe (44) trägt. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fluidpumpe (10), bei dem die Welle (36) mit ihrem ersten Ende in einem Gehäuse, insbesondere in einem Kunststoffgehäuse, der Pumpe fixiert wird, der Innenrotor (28) der Pumpe auf die Welle (36) aufgeschoben wird und über eine auf die Welle (36) aufgesetzte und von der Welle getragene Lagerkappe (44) axial gesichert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Fluidpumpe sowie Verfahren zur Herstellung einer Fluidpumpe
Die Erfindung betrifft eine Fluidpumpe, insbesondere eine Flüssigkeitspumpe für einen Kühl- oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeuges, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Fluidpumpe.
Stand der Technik
Aus der DE 199 34 382 A1 ist eine Flüssigkeitspumpe, insbesondere für den Kühl-/Heiz-kreislauf eines Kraftfahrzeuges bekannt, welche einen Stator in Klau- enpolkonstruktion und einen von dem Stator durch ein Rohr getrennten, im Kühlwasser eingetauchten und ein Flügelrad bildenden Rotor aufweist. Der Rotor der Flüssigkeitspumpe der DE 199 34 382 A1 ist radial innerhalb des Stators angeordnet. Ein Lagerschaft des Rotors ist an seinen axialen Enden drehbar mit einer ortsfesten Welle verbunden und umschließt diese im Wesentlichen auf ihrer gesamten Länge. Die Länge des Lagerschaftes ist dabei wenigstens so groß, dass der Schwerpunkt des Rotors zwischen den beiden axialen Enden des Lagerschaftes des Rotors liegt. Die Welle ist an einem ersten Ende in einer Aussparung des Bodens des Pumpengehäuses drehfest verankert. Ihr zweites Ende ist in der Nabe eines Rippensterns aufgenommen, der mit dem Gehäusevorderteil der Pumpe einstückig ausgebildet ist und dessen Rippen radial im Ansaug- stutzen der Pumpe verlaufen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Fluidpumpe, die insbesondere als Flüssigkeitspumpe für einen Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeuges Verwendung finden kann, weist ein Pumpengehäuse mit einer im Pumpengehäuse angeordneten, drehfesten Welle für einen ein Flügelrad aufweisenden Rotor auf. In vorteilhafter Weise ist die Welle lediglich einseitig gelagert bzw. fixiert und trägt an ihrem dieser Lagerstelle entgegengesetzten Ende eine die Welle zumindest teilweise umgreifende Abschlusskappe, die im weiteren auch als Lagerkappe bezeichnet wird.
Diese als Sicherungselement dienende Lagerkappe ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die Lagerung des Rotors und die Abweisung des in der Kühlflüssigkeit mitgeführten Schmutzes, wie beispielsweise Formsand aus dem Motorblock, durch ein einziges Bauteil realisiert werden kann. Dadurch, dass die Lagerkappe lediglich von der drehfesten Welle getragen ist und nicht beispielsweise am Gehäuse der Pumpe angestützt ist, ist zudem eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Pumpe möglich, da auf eine Querschnittsverengung am Pumpenzulauf aufgrund einer beispielsweise über Stege realisierten sternförmigen Fixierung eines Gegenlagers am Pumpengehäuse verzichtet werden kann. Bei der erfindungs- gemäßen Pumpe können somit die unterschiedlichen Funktionen Lagerung und
Schmutzabweisung, insbesondere die Abweisung von mitgeführtem Schmutz von der Lagerstelle, in einem Bauteil realisiert werden, was zu einer Montage- und Kostenersparnis der erfindungsgemäßen Pumpe führt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Fluidpumpe, insbesondere einer
Flüssigkeitspumpe für den Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeuges ermöglicht somit ein vereinfachtes Montageverfahren bzw. Verfahren zur Herstellung einer solchen Pumpe. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer solchen Pumpe kann die Welle mit ihrem ersten Ende in einem Kunst- stoffgehäuse der Pumpe fixiert werden, so dass der Innenrotor auf die Welle aufgeschoben werden kann und anschließend über eine auf die Welle aufgesetzte und von der Welle selbst getragene Lagerkappe axial gesichert werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhaf- te Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Fluidpumpe möglich.
In vorteilhafter Weise ist die Lagerkappe derart auf der Welle montiert, dass der Innenrotor der Fluidpumpe axial auf der Welle gesichert ist. Die Lagerkappe dient somit als axiales Sicherungselement, welches die axiale Verschiebbarkeit des Rotors auf der drehfesten Welle begrenzt. In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidpumpe ist die Lagerkappe daher als ein Hohlkörper, insbesondere als ein metallischer Hohlkörper ausgebildet. Dieser Hohlkörper kann beispielsweise an seiner der Lagerstelle der Welle zugewandten Seite Laschen, insbesondere einstückig mit dem Hohlkörper ausgebildete Laschen, aufweisen, die eine Wirkverbindung der
Lagerkappe mit der Welle ermöglichen.
Dazu kann beispielsweise zumindest eine Lasche der Lagerkappe in eine in die Welle eingebrachte Nut eingreifen und die Kappe auf der welle axial fixieren.
In alternativen Ausführungsformen können die Laschen insbesondere als metallische Blattfedern ausgebildet sein, so dass die Lagerkappe unter Aufbringung einer entsprechenden Aufpresskraft unter elastischer Verformung der Lagerkappenlaschen auf die Welle aufgepresst bzw. aufgesteckt werden kann.
Die Montage der Lagerkappe kann in einer Nut, in Rillen oder auch direkt auf der Welle selbst erfolgen.
In alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe kann zwi- sehen dem Flügelrad und der die Welle zumindest teilweise umgreifenden Lagerkappe eine zusätzliche Scheibe, beispielsweise eine Sicherungsscheibe, eingebracht sein.
In vorteilhafter weise besitzt die auf das zweite Wellenende aufgebrachte Lager- kappe eine im Wesentlichen konische Form. Insbesondere verjüngt sich die Lagerkappe in Richtung auf die Ansaugöffnung der Pumpe hin. Dabei kann in vorteilhafter Weise der Öffnungswinkel des Konus der Lagerkappe mit dem Öffnungswinkel der Ansaugöffnung der Pumpe korreliert sein. Dies ermöglicht eine effektive Umlenkung, bzw. ein nicht turbulentes Anströmen des durch die An- Säugöffnung einströmenden Fluids auf die Förderschaufeln des Pumpenrades.
In vorteilhafter Weise entspricht die Form der Lagerkappe dabei einem Drehkegel bzw. einem Drehkegelstumpf, wobei das der Ansaugöffnung zugewandte Ende der Lagerkappe abgeflacht bzw. abgerundet ist, um möglichst eine im We- sentlichen laminare Umströmung der Lagerkappe zu gewährleisten. Die erfindungsgemäße Fluidpumpe mit ihrer einseitig fixierten Welle, welche an ihrem der Befestigung abgewandten Ende ein kappenförmiges Fixierelement für den Rotor bzw. das Flügelrad der Pumpe aufweist, ermöglicht in vorteilhafter Weise sowohl die sichere Lagerung des Rotors bzw. Flügelrades als auch eine effiziente Schmutzabweisung des mit dem Förderfluid mitgeführten Schmutzes.
Dies verhindert insbesondere, dass sich Schmutzpartikel zwischen dem Rotor und der Welle ablagern können, was zu einer deutlichen Verschlechterung der Laufeigenschaften des Rotors der Fluidpumpe führen würde.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Fluidpumpe bzw. des erfindungsgemäßen Montageverfahrens für eine derartige Fluidpumpe ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Fluidpumpe dargestellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden soll. Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombinationen. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere wird ein Fachmann auch Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsformen zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fluidpumpe in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung,
Figur 2 eine Detaildarstellung einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidpumpe im Bereich des Rotors der Pumpe,
Figur 3 eine perspektivische Aufsicht auf das Flügelrad der Fluidpumpe mit aufgesetzter Lagerkappe,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Lagerkappe, Figur 5 eine auf das freie Wellenende aufgesetzte und an diesem fixierte Lagerkappe.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung eine erfindungsgemäße Fluidpumpe in einem Längsschnitt.
Die in Figur 1 gezeigte, erfindungsgemäße Fluidpumpe besitzt die Ausführungs- form einer Kühlwasserpumpe, insbesondere einer Kühlasserpumpe für einen
Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei die erfindungsgemäße Pumpe nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Die Pumpe 10 hat ein dreiteiliges Gehäuse, das aus einem Gehäusevorderteil 12 mit einem daran ausgebildeten Saugstutzen 14, einer Trennwand 16 sowie einem Gehäusehinterteil 18 besteht.
Die Gehäuseteile 12, 16 und 18 sind im Ausführungsbeispiel der Figur 1 durch Schrauben 20 zusammengehalten, wobei jedoch auch ein Verkleben oder Verschweißen der Gehäuseteile möglich ist. Die Trennwand 16, die im Wesentlichen becherförmig ausgebildet ist, ist dabei zwischen dem Gehäusevorderteil 12 und dem Gehäusehinterteil 18 eingespannt. Ein Dichtring 22 ist zwischen Gehäusevorderteil 12 und Trennwand 16 eingeklemmt. Die Trennwand 16 besteht aus einem nichtmagnetischen Material und besitzt einen dünnwandigen Abschnitt in Form eines Rohres 24, der zusammen mit einem Boden 26 einen Becher bildet, in dem ein Rotor 28 drehbar angeordnet ist.
Der Rotor 28 ist aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial, zum Beispiel aus in eine Kunstharzmatrix oder Kunststoffmatrix eingebettetes, pulverförmiges Magnetmaterial, insbesondere einstückig, zum Beispiel durch Spritzguss, gefertigt. Der Rotor weist einen äußeren Zylinder 30 auf, der mit geringem Abstand dem Verlauf des Rohres 24 der becherförmigen Trennwand 16 folgt. Der äußere
Zylinder 30 ist an seinem dem Ansaugstutzen 14 zugewandten Ende durch einen Flansch 32 verschlossen. Der Flansch 32 trägt eine Mehrzahl von Flügeln bzw. Schaufeln du bildet somit ein Flügel- oder Förderrad 35 der Pumpe, das im Ausführungsbeispiel der Figur 1 einstückig mit dem Rotor ausgebildet sind.
Ein mit dem Rotorflansch 32 einstückig verbundener Lagerschaft 34 erstreckt sich durch das Innere des Zylinders 30 des Rotors 28. Der Lagerschaft 34 und - -
somit der Rotor 28 ist drehbar auf einer drehfesten Welle 36 angeordnet und umschließt diese im Wesentlichen auf ihrer gesamten Länge.
Die Welle 36 ist an einem ersten Ende in einer Aussparung 38 des Bodens 26 drehfest verankert. Dazu besitzt die Welle 36 des Ausführungsbeispiels gemäß
Figur 1 eine Rändelung 40, mit der die beispielsweise metallische Welle in die Aussparung 38 des Kunststoffbodens 26 eingepresst ist. Andere, dem Fachmann bekannte Möglichkeiten zur Fixierung des ersten Wellenendes im oder am Pumpengehäuse sind ebenso möglich.
An ihrem zweiten, der Lagerstelle 38 entgegen gesetzten Ende 42 trägt die Welle 36 eine Lagerkappe 44, die die Welle zumindest teilweise umgreift und auf dieser befestigt ist. Der Lagerschaft 34 des Rotors 28 ist somit zwischen der Aussparung 38, die eine erste Lagerstelle der Welle darstellt, und der Lagerkappe 44 gesichert.
Die Lagerkappe 44 weist eine im Wesentlichen konische Form auf, die sich insbesondere in Richtung auf die Ansaugöffnung des Saugstutzens 14 hin verjüngt.
Der Öffnungswinkel des Konus der Lagerkappe 44 korrespondiert dabei in vorteilhafter Weise mit dem Öffnungswinkel der Ansaugöffnung der Pumpe. Die derart ausgestaltete Lagerkappe 44 gewährleistet somit sowohl die Lagerung des Rotors der Pumpe als auch die Abweisung von Schmutz, beispielsweise des in der Kühlflüssigkeit eines Verbrennungsmotors mitgeführten Schmutzes, in einem einzelnen Bauteil. Die konische Ausformung der Lagerkappe, deren Form beispielsweise zwischen der Form eines Drehkegels und eines Drehkegelstumpfes liegt, erhöht zudem den Wirkungsgrad der Pumpe, da Turbulenzen durch die Form der Lagerkappe und insbesondere durch den Verzicht der Befestigung einer solchen Lagerkappe mittels Gehäusestegen vermieden werden kann. Da die Lagerkappe lediglich von der Welle selbst getragen ist, kommt es zu keinerlei
Querschnittsverengung im Pumpenzulauf aufgrund von Befestigungsstegen, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt sind. Darüber hinaus führt die abgerundete, kegelstumpfartige Ausformung der Lagerkappe zu einer effektiven Abweisung des im Kühlfluid mitgeführten Schmutzes von der Lagerstelle weg. Die Form der Lagerkappe, die im Wesentlichen das Anströmprofil der Nabe des Rotors fortsetzt, ermöglicht im Zusammenspiel mit der Ausformung der Ansaugöff- nung die Unterdrückung von Fluidturbulenzen im Bereich des Förderrades der Pumpe.
Figur 2 zeigt zur Verdeutlichung eine Detaildarstellung des auf der Welle gesi- cherten Rotors einer alternativen Ausführungsform einer Fluidpumpe. Funktionsgleiche Bauteile sind dabei mit denselben Bezugszeichen wie in der Figur 1 gekennzeichnet. Die Welle 36 ist einseitig in einer als Lagerstelle dienenden Aussparung 38 des Topfbodens 28 der Trennwand 16 fixiert. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die Welle ohne spezielle Rändelung lediglich in die Aussparung eingepresst bzw. eingeklebt. Auf die Welle aufgesetzt ist ein Rotor 28 aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial. Einstückig mit dem Rotor ausgebildet ist ein Flügelrad 35 mit einer Mehrzahl von Förderschaufeln, von denen in der Darstellung der Figur 2 jedoch nur eine einzelne Förderschaufel dargestellt ist. Der auf die Welle 36 aufgesetzte Rotor 28, der gleichzeitig als Förderrad 35 für das zu fördernde Fluid dient, ist über eine auf die Welle 36 aufgepresste Lagerkappe
44 axial gesichert. Dabei umgreift die Lagerkappe 44 das der Lagerstelle 38 entgegen gesetzte Ende 42 der Welle 36.
Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den in die becherförmige Trennwand 16 eingesetzten Rotor 28, an dem das Förderrad 35 mit den Förderschaufeln einstückig ausgeformt sind. Durch die erfindungsgemäße Lagerkappe 44 ist der Rotor 28 axial auf der drehfesten Welle 36 gesichert.
Figur 4 zeigt in einer nicht maßstäblichen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Lagerkappe 44. Diese Lagerkappe kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise einem Blech, gezogen, gebogen oder andersartig ausgeformt werden. Die Lagerkappe 44 ist als ein Hohlkörper ausgebildet, wobei die Kappe im Ausführungsbeispiel der Figur 4 an ihrem der Anströmungs- richtung 48 entgegen gesetzten Ende eine Mehrzahl von gebogenen Laschen 50 aufweist, deren freie Enden 52 in Richtung des Innenraumes 54 umgebogen sind. Die kranzförmig angeordneten Laschen 50 definieren somit eine Öffnung 56 der Lagerkappe 44, die auf der der Anströmungsrichtung 48 abgekehrten Seite der Kappe ausgebildet ist. In diese Öffnung 56 der Lagerkappe 44 kann das freie Wellenende 42 eingeführt werden. In vorteilhafter Weise ist der Durchmesser dieser Öffnung 56 um ein geringes Maß kleiner als der Durchmesser der Welle, auf der die Lagerkappe aufgesetzt und befestigt werden soll.
Figur 5 zeigt in einer Detaildarstellung eine auf eine Welle 36 aufgebrachte Lagerkappe 44.
Bei dem Einpressen der Welle 36 in den Innenraum 54 der Lagerkappe 44 können die Laschen 50 in der Art von Blattfedern elastisch zurückgedrückt werden, so dass diese mit einer entsprechenden Gegenkraft auf die Welle 36 drücken und somit die Lagerkappe 44 sicher auf der Welle 36 befestigen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 besitzt die Welle 36 eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 58, in die die freien Enden 52 der Laschen 50 eingreifen können, um somit eine besonders zuverlässige Sicherung der Lagerkappe 44 auf dem zweiten Wellenende 42 zu gewährleisten.
In alternativen Ausführungsformen kann zwischen der Lagerkappe 44 und dem Flügelrad des Rotors auch noch eine zusätzliche Sicherungsscheibe vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Fluidpumpe lässt sich in einfacher Weise montieren, da die Welle lediglich mit ihrem ersten Ende in einem Kunststoffgehäuse der Pumpe, beispielsweise in dem Topfboden 26 der Trennwand 16, fixiert werden muss. Der Rotor 28 kann sodann auf die Welle aufgeschoben werden und über die auf die Welle aufzusetzende und von der Welle getragene Lagerkappe 44 axial gesichert werden.
Die erfindungsgemäße Fluidpumpe ist nicht auf die in den Figuren beschriebe- nen Ausführungsformen beschränkt.
Insbesondere ist die Fluidpumpe nicht beschränkt auf eine metallische Lagerkappe. Lagerkappen aus Kunststoff oder einem natürlichen, beispielsweise elastischen, Material sind ebenso vorstellbar.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Fluidpumpe nicht auf die beschriebenen Befestigungsmethoden der Welle im Pumpengehäuse bzw. der Lagerkappe auf der Welle beschränkt. Weitere, dem Fachmann bekannte Befestigungsmethoden sind in der erfindungsgemäßen Fluidpumpe ebenso möglich.
Eine metallische Lagerkappe kann beispielsweise aus einem gestanzten und/oder gezogenen Blech hergestellt sein.
Die erfindungsgemäße, von der Welle getragene Lagerkappe bildet somit ein Gegenlager des Flügelrades der erfindungsgemäßen Fluidpumpe.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Fluidpumpe nicht beschränkt auf die
Ausführungsform der beschriebenen Spaltrohrpumpe.
Der die Fluidpumpe des Ausführungsbeispiels der Figur 1 antreibende Elektromotor ist als ein so genannter Spaltrohrmotor ausgebildet, bei dem der in dem Förderfluid umlaufende Rotor durch eine dünne Trennwand vom radial um den
Rotor verlaufenden, ortsfesten Stator abgegrenzt ist. Das Spaltrohr 24 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 einstückig mit der Trennwand 16 und dem Boden 26 ausgeformt. An der Trennwand 16 ist zudem auch die Zylinderspule 60 des Stators des Elektromotors befestigt. Die Zylinderspule 60 ist über elektrische Ver- bindungsmittel 62 mit einer Leiterplatte 64 kontaktiert, auf der die Leistungselektronik 66 zum Antrieb der Pumpe angeordnet ist. Über ein entsprechendes Steckerelement 68 kann eine derartige Pumpe, beispielsweise an das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges, angeschlossen werden, um in einem Kühlkreislauf bzw. Heizkreislauf des Kraftfahrzeuges als Förderpumpe für das Kühlmedium zu die- nen. In vorteilhafter weise kann der Stator, wie in der DE 199 34 382 A1 beschrieben, als Klauenpolstator ausgebildet sein. Diese Bauform erlaubt es, mit einer einfachen Wicklung in Form einer Zylinderspule 60 eine hohe Polpaarzahl zum Antrieb des Rotors 28 zu realisieren.
Um die Antriebsleistung der Pumpe zu steigern, könnten auch eine Mehrzahl von
Statoren axial hintereinander montiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Fluidpumpe (10), insbesondere eine Flüssigkeitspumpe für einen Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem Pumpengehäuse (12,14,16,18) und einer im Pumpengehäuse (12,14,16,18) angeordneten, drehfesten Welle (36) für einen ein Flügelrad (35) aufweisenden Innenrotor (28), dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (28) einseitig gelagert ist und an Ihrem der Lagerstelle (38) entgegen gesetzten Ende (42) eine die Welle (28) zumindest teilweise umgreifende Lagerkappe (44) trägt.
2. Fluidpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkappe (44) derart auf der Welle (28) montiert ist, dass der Innenrotor (28) axial auf der Welle (28) gesichert ist.
3. Fluidpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkappe (44) ein metallischer Hohlkörper ist.
4. Fluidpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkappe (44) an ihrer der Lagerstelle der Welle zugewandten Seite Laschen (50) aufweist, die eine Öffnung (56) der Lager- kappe umgeben.
5. Fluidpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lasche (50) der Lagerkappe (44) in eine Nut (58) der Welle (28) ein- greift.
6. Fluidpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkappe (44) eine im wesentlichen konische Form aufweist.
7. Fluidpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lagerkappe (44) in Richtung auf eine Ansaugöffnung (14) der Pumpe hin verjüngt.
8. Fluidpumpe nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel des Konus der Lagerkappe (44) mit dem Öffnungswinkel der Ansaugöffnung der Pumpe korreliert ist.
9. Verfahren zur Herstellung einer Fluidpumpe (10), insbesondere einer Flüssigkeitspumpe für einen Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs, wobei die Flüssigkeitspumpe (10) einen ein Flügelrad (34) aufweisenden Innenrotor (28) besitzt, der um eine drehfest angeordnete Welle (36) rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (36) mit ihrem ersten Ende in einem Gehäuse (16) der Pumpe, insbesondere in einen Kunststoffgehäuse der Pumpe, fixiert wird, der Innenrotor (28) auf die Welle (36) aufgeschoben wird und über eine auf die Welle (36) aufgesetzte und von der Welle (36) getragenen Lagerkappe (44) axial gesichert wird.
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