DE102007043600A1

DE102007043600A1 - Pumpenrotor für eine Spaltrohrpumpe

Info

Publication number: DE102007043600A1
Application number: DE102007043600A
Authority: DE
Inventors: Claudius Muschelknautz; Christoph Heier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-03-19
Also published as: EP2191138A1; CN101802411B; CN101802411A; WO2009037019A1; US20110033320A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pumpenrotor (26) für eine Spaltrohrpumpe. Der Pumpenrotor (26) umfasst einen einteiligen Grundkörper (32) mit einer Laufradgrundscheibe (34) und einer Rotoraufnahmebuchse (36) und eine Rotoreinheit (40) mit Rotormagneten, die auf der Rotoraufnahmebuchse (36) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pumpenrotor, insbesondere für eine Spaltrohrpumpe, bei der ein Spaltrohr verwendet wird.
Stand der Technik
Herkömmliche Spaltrohrpumpen zum Pumpen von Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise im Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, weisen ein Schaufelrad auf, das auf einer Welle angeordnet ist. Zum Antrieb des Schaufelrads dient ein Elektromotor, dessen Rotoreinheit zur Vermeidung einer aufwendigen Getriebeanordnung auf derselben Welle angeordnet ist wie das Schaufelrad und ebenfalls der zu pumpenden Flüssigkeit ausgesetzt ist. Um den Stator und die Steuerelektronik des Elektromotors vor der Flüssigkeit zu schützen, ist zwischen der Rotoreinheit und dem Stator ein am Motorgehäuse abgedichtetes Spaltrohr vorgesehen.
Eine derartige Spaltrohrpumpe ist beispielsweise aus der EP 1 281 870 A2 oder aus der US 7,704,019 B2 bekannt. Bei diesen bekannten Pumpen sind sowohl das Schaufelrad als auch eine Hülse zur Aufnahme und zur Abdich tung der Rotoreinheit jeweils als separate Teile ausgeführt, welche jeweils mit einer gemeinsamen Hohlwelle verbindbar sind.
Hierdurch ist es schwierig, die Unwucht der Pumpenrotoren derartiger herkömmlicher Spaltrohrpumpen zu minimieren, da aufgrund von Fertigungs- und Einbautoleranzen sowohl das Schaufelrad als auch die Rotoreinheit nur mit einer beschränkten Genauigkeit auf der Welle positioniert werden können.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen herkömmlichen Pumpenrotor für eine Spaltrohrpumpe derart weiter zu entwickeln, dass eine verringerte Unwucht und somit ein geringerer Verschleiß des Pumpenrotors bereitgestellt werden können und darüber hinaus die Fertigung des Pumpenrotors vereinfacht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Pumpenrotor gemäß Anspruch 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung einen Pumpenrotor für eine Spaltrohrpumpe bereit, wobei der Pumpenrotor einen einteiligen Grundkörper mit einer Laufradgrundscheibe und einer Rotoraufnahmebuchse und eine Rotoreinheit mit Rotormagneten umfasst, die auf der Rotoraufnahmebuchse angeordnet ist.
Dadurch, dass die Laufradgrundscheibe bei dem erfindungsgemäßen Pumpenrotor einteilig mit der Rotoraufnahmebuchse zur Aufnahme der Rotoreinheit angeordnet ist, kann die Positionierung des Schaufelrads und der Rotoreinheit relativ zu der für beide Teile gemeinsamen Hohlwelle mit höherer Genauigkeit erfolgen als bei einem herkömmlichen Pumpenrotor für eine Spaltrohrpumpe, so dass der erfindungsgemäße Pumpenrotor einen geringen Massenversatz in radialer Richtung zwischen Schaufelteil, Welle und Rotoreinheit und somit eine deutlich geringere Unwucht aufweist. Insbesondere ist es hierbei durch das Vorsehen der Laufradgrundscheibe am Grundkörper besonders einfach, das Schaufelteil genau an der Laufradgrundscheibe zu positionieren und somit die Unwucht des erfindungsgemäßen Pumpenrotors zu minimieren.
Weiterhin ist dadurch die Fertigung des erfindungsgemäßen Pumpenrotors vereinfacht und der Verschleiß einer Spaltrohrpumpe mit einem erfindungsgemäßen Pumpenrotor kann gegenüber einer herkömmlichen Spaltrohrpumpe verringert werden. Darüber hinaus wird die Geräuschentwicklung des Pumpenrotors im Betrieb reduziert, insbesondere der Körperschall erster Ordnung und dessen Harmonischen.
Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine einteilig mit dem Grundkörper ausgeführte Aufnahmehülse für die Rotoreinheit vorgesehen ist. Durch eine derartige Aufnahmehülse kann die Rotoreinheit besonders genau positioniert werden und somit kann die Unwucht des Pumpenrotors noch weiter verringert werden.
Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Deckel zum gasdichten Abschließen der Rotoreinheit vorgesehen ist, der insbesondere mit dem Grundkörper verschweißt oder an diesen angespritzt ist. Insbesondere, wenn der Deckel mit der Aufnahmehülse verschweißt oder an diese angespritzt ist, kann auf besonders einfache Art und Weise eine zuverlässige Abdichtung der Rotoreinheit gegenüber der zu pumpenden Flüssigkeit erreicht werden.
Um eine zuverlässige Drehmomentübertragung zwischen der Rotoreinheit und dem Grundkörper mit der Aufnahmehülse für die Rotoreinheit zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmehülse und die Rotoreinheit miteinander formschlüssig oder kraftschlüssig gekoppelt sind. Diese Kopp lung kann eine Verzahnung zwischen axialen oder radialen Innenflächen der Aufnahmehülse und axialen oder radialen Außenflächen der Rotoreinheit umfassen, es kann eine schräg zur radialen Richtung verlaufende Fläche an einer Innenfläche der Aufnahmehülse und einer entsprechenden Außenfläche der Rotoreinheit vorgesehen sein, oder die Aufnahmehülse und die Rotoreinheit können reibschlüssig miteinander gekoppelt sein.
Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rotoreinheit mit den Rotormagneten mit Kunststoff umspritzt und auf die Rotoraufnahmebuchse aufgesetzt ist. Hierdurch kann die Rotoreinheit durch vollständiges Umspritzen an ihren Außenflächen besonders zuverlässig flüssigkeits- und gasundurchlässig abgedichtet werden, während durch die am Pumpenrotor einteilig mit der Laufradgrundscheibe vorgesehene Rotoraufnahmebuchse immer noch eine genaue Positionierung der Rotoreinheit ermöglicht ist, und somit die Unwucht des Pumpenrotors gemäß dieser zweiten Ausführungsform weiterhin sehr gering gehalten werden kann.
Bei dieser zweiten Ausführungsform kann ein Bund an der umspritzten Rotoreinheit vorgesehen sein, welcher mit dem Grundkörper verschweißt werden kann. Hierdurch kann die Rotoreinheit besonders einfach und genau an dem Grundkörper positioniert und befestigt werden und die Abdichtung der Rotoreinheit gegenüber der zu pumpenden Flüssigkeit kann weiter verbessert werden.
Beim erfindungsgemäßen Pumpenrotor gemäß der ersten oder der zweiten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein Schaufelteil mit der Laufradgrundscheibe des Grundkörpers über Nietzapfen, insbesondere warm verprägt oder ultraschallverschweißt, verbindbar ist. Hierdurch kann das Schaufelteil besonders genau und zuverlässig an der Laufradgrundscheibe positioniert und befestigt werden, so dass die Unwucht des Pumpenrotors minimiert werden kann. Außerdem wird hierdurch ein besonders einfacher Zusammenbau des Schaufelteils und des Grundkörpers ermöglicht.
Es kann beim erfindungsgemäßen Pumpenrotor weiterhin vorgesehen sein, dass eine Lagerbuchse zur Lagerung des Pumpenrotors auf einer Welle radial innerhalb der Rotoraufnahmebuchse angeordnet ist. Hierdurch kann eine stabile, verschleißarme Lagerung des Pumpenrotors erreicht werden, ohne dass der gesamte Grundkörper aus einem Material mit entsprechenden Eigenschaften hergestellt werden muss.
Dabei kann der Grundkörper als ein Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sein, wobei die Lagerbuchse als ein umspritztes Einlegeteil im Grundkörper vorgesehen ist, so dass auch bei einem kostengünstig aus Kunststoff hergestellten Grundkörper eine stabile Lagerung des Pumpenrotors auf der Welle erreicht werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Spaltrohrpumpe mit einem Pumpenrotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht des Pumpenrotors von 1.
3a zeigt den Grundkörper des Pumpenrotors von 1
3b zeigt den Zusammenbau des Grundkörpers und der Rotoreinheit des Pumpenrotors von 1.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Pumpenrotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt den Zusammenbau des Grundkörpers und der Rotoreinheit des Pumpenrotors von 4.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 bis 3b ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in 1 ersichtlich, umfasst eine Spaltrohrpumpe 10 Zu- und Abflusskanäle 12, 14 für die zu pumpende Flüssigkeit, wie beispielsweise Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors, und ein Motorgehäuse 16 ist derart ausgebildet, dass es durch ein Spaltrohr 18 in einen Trockenraum 20 und einen Nassraum 22 unterteilt ist, welche jeweils gegeneinander abgedichtet sind.
Im Trockenraum 20 sind der Stator 24 und die Steuerelektronik für den Elektromotor zum Antreiben der Pumpe angeordnet. Im Nassraum 22 ist der Pumpenrotor 26 mittels einer Lagerbuchse 28 drehbar auf einer fest im Motorgehäuse 16 angebrachten Welle 30 gelagert.
Der Pumpenrotor 26 umfasst einen einteiligen Grundkörper 32 mit einer Laufradgrundscheibe 34, einer Rotoraufnahmebuchse 36 und einer Aufnahmehülse 38 zur Aufnahme einer Rotoreinheit 40. Die offene Seite der Aufnahmehülse 38 ist mit einem Deckel 42 verschlossen. An der Laufradgrundscheibe 34 ist ein Schaufelteil 44 angebracht, das zusammen mit der Laufradgrundscheibe 34 ein Schaufelrad bildet. Wie in 2 ersichtlich, ist das Schaufelteil 44 mittels Nietzapfen 46 an der Laufradgrundscheibe 34 angebracht, welche mit der Laufradgrundscheibe 34 warm verprägt oder durch Ultraschallschweißen verbunden werden.
Wie in 3a dargestellt, wird zunächst der Grundkörper 32 bereitgestellt, welcher als ein Kunststoff-Spritzgussteil mit der Lagerbuchse 28 als einem umspritzten Einlegeteil hergestellt wird. Am Grundkörper 32 sind einteilig die Laufradgrundscheibe 34, die Rotoraufnahmebuchse 36 und die Aufnahmehülse 38 vorgesehen. Die Rotoreinheit 40, die als Blechpaket mit vormontierten Rotormagneten in grundsätzlich bekannter Art und Weise ausgebildet ist, wird dann, wie in 3b gezeigt, in die Aufnahmehülse 38 eingeschoben.
An einer Außenfläche der Rotoreinheit 40 und an einer entsprechenden Innenfläche der Aufnahmehülse 38 ist dabei jeweils eine Verzahnung, eine schräge Fläche oder dergleichen bereitgestellt, um durch einen Formschluss zwischen der Rotoreinheit 40 und der Aufnahmehülse 38 die Drehmomentübertragung von der Rotoreinheit 40 auf den Grundkörper 32 (und somit auf das Schaufelteil 44 des Pumpenrotors 26) zu gewährleisten. Alternativ kann die Drehmomentübertragung zwischen der Rotoreinheit 40 und dem Schaufelteil 44 auch über eine reibschlüssige Verbindung der Rotoreinheit 40 mit der Aufnahmehülse 38 erfolgen.
Dadurch, dass die Aufnahmehülse 38 als Spritzgussteil einteilig mit dem Grundkörper 32 hergestellt ist, kann die Rotoreinheit 40 des Pumpenrotors 26 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit besonders großer Genauigkeit positioniert werden, so dass der radiale Massenversatz zwischen der Rotoreinheit 40 und dem Grundkörper 32 und damit die daraus resultierende Unwucht des Pumpenrotors 26 sehr gering ist.
Das offene Ende der Aufnahmehülse 38 wird nach Einsetzen der Rotoreinheit 40 mit dem Deckel 42 gasdicht verschlossen. Der Deckel 42 kann mittels Rotationsreibschweißen, Ultraschall- oder Laserschweißen mit der Aufnahmehülse 38 verschweißt oder an diese angespritzt werden, so dass die Rotoreinheit 40 mit den Rotormagneten zuverlässig gegenüber der zu pumpenden Flüssigkeit abgedichtet ist, obwohl sie sich im Nassraum 22 der Spaltrohrpumpe 10 befindet.
Schließlich wird, wie oben beschrieben, das Schaufelteil 44 mittels der Nietzapfen 46 an dem bereits mit der Rotoreinheit 40 versehenen Grundkörper 32 angebracht. Dadurch, dass das Schaufelteil 44 über mehrere Nietzapfen 46 an der großflächigen Laufradgrundscheibe 34 befestigt wird, kann das Schaufelteil 44 besonders genau am Grundkörper 32 positioniert werden und der Massenversatz zwischen dem Schaufelteil 44 und dem Grundkörper 32 mit der Rotoreinheit 40 kann ohne großen Aufwand minimiert werden.
Somit kann der Pumpenrotor 26 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besonders einfach und mit einer gegenüber herkömmlichen Pumpenrotoren für Spaltrohrpumpen verringerten Unwucht bereitgestellt werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 4 und 5 dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau einer Spaltrohrpumpe, bei der der Pumpenrotor 126 gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird, unterscheidet sich nicht von dem in 1 dargestellten Aufbau der Spaltrohrpumpe 10 für den Pumpenrotor 26 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 4 und 5 dargestellt, ist der Grundkörper 132 des Pumpenrotors 126 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als ein Kunststoff-Spritzgussteil mit der Lagerbuchse 128 als einem umspritzten Einlegeteil hergestellt und umfasst eine Laufradgrundscheibe 134 und eine Rotoraufnahmebuchse 136. Im Bereich der der Rotoraufnahmebuchse 136 ist am Grundkörper 132 ein Vorsprung 148 vorgesehen, mittels dessen die Positionierung der Rotoreinheit 140 in axialer Richtung festgelegt werden kann.
Die Rotoreinheit 140 umfasst ein Blechpaket mit vormontierten Rotormagneten und wird derart umspritzt, dass der so entstehende Vorspritzling 150 die Rotoreinheit 140 an ihren Außenflächen vollständig umgibt, wobei der Innen durchmesser der Rotoreinheit 140 frei bleibt. An den axialen Enden des Vorspritzlings 150 ist jeweils ein einteilig mit dem Vorspritzling 150 ausgebildeter, umlaufender Bund 152 angespritzt, der mit einem Pressübermaß zur Rotoraufnahmebuchse 136 des Grundkörpers 132 ausgeführt ist.
Wenn der die Rotoreinheit 140 umgebende Vorspritzling 150 mit den beiden umlaufenden Bunden 152 auf den Grundkörper 132 aufgesetzt wird, ist somit durch die mit einem Pressübermaß gegenüber der Rotoraufnahmebuchse 36 ausgeführten Bunde 152 schon sowohl eine gewisse Abdichtung auch des Innendurchmessers der Rotoreinheit 140 gegenüber der zu pumpenden Flüssigkeit, als auch ein Reibschluss zwischen der Rotoreinheit 140 und der Rotoraufnahmebuchse 136 zur Drehmomentübertragung zwischen der Rotoreinheit 140 und dem Schaufelteil 144 gegeben. Indem die beiden Bunde 152 durch Laserdurchstrahlschweißen mit dem Grundkörper 132 verschweißt werden, wobei der Fügedruck durch die verformungsbedingte Vorspannung der Bunde 152 erzeugt wird, werden sowohl die Abdichtung der Rotoreinheit 140 als auch die Drehmomentübertragung zwischen der Rotoreinheit 140 und dem Schaufelteil 144 noch weiter verbessert.
Schließlich wird, um den Pumpenrotor 126 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, noch das Schaufelteil 144, wie in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben, an der Laufradgrundscheibe 134 des Grundkörpers 132 befestigt.
Auch der Pumpenrotor 126 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist somit verglichen mit herkömmlichen Pumpenrotoren eine verringerte Unwucht auf und kann besonders einfach zusammengebaut werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1281870 A2 [0003]
- US 7704019 B2 [0003]

Claims

Pumpenrotor (26; 126) für eine Spaltrohrpumpe (10), umfassend: – einen einteiligen Grundkörper (32; 132) mit einer Laufradgrundscheibe (34; 134) und einer Rotoraufnahmebuchse (36; 136) und – eine Rotoreinheit (40; 140) mit Rotormagneten, die auf der Rotoraufnahmebuchse (36; 136) angeordnet ist.
Pumpenrotor (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einteilig mit dem Grundkörper (32) ausgeführte Aufnahmehülse (38) für die Rotoreinheit (40) vorgesehen ist.
Pumpenrotor (26) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (42) zum gasdichten Abschließen der Rotoreinheit (40) vorgesehen ist, der insbesondere mit dem Grundkörper (32) verschweißt oder an diesen angespritzt ist.
Pumpenrotor (26) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (38) und die Rotoreinheit (40) miteinander formschlüssig oder kraftschlüssig gekoppelt sind, um eine Drehmomentübertragung zwischen der Rotoreinheit (40) und dem Grundkörper (32) zu bewirken.
Pumpenrotor (126) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoreinheit (140) mit den Rotormagneten mit Kunststoff umspritzt und auf die Rotoraufnahmebuchse (136) aufgesetzt ist.
Pumpenrotor (126) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bund (152) an der umspritzten Rotoreinheit (140) vorgesehen ist, welcher mit dem Grundkörper (132) verschweißt werden kann.
Pumpenrotor (26; 126) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaufelteil (44; 144) mit der Laufradgrundscheibe (34; 134) des Grundkörpers (32; 132) über Nietzapfen (46), insbesondere warm verprägt oder ultraschallverschweißt, verbunden ist.
Pumpenrotor (26; 126) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerbuchse (28; 128) zur Lagerung des Pumpenrotors (26; 126) auf einer Welle (30) radial innerhalb der Rotoraufnahmebuchse (36; 136) angeordnet ist.
Pumpenrotor (26; 126) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32; 132) als ein Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist, wobei die Lagerbuchse (28; 128) als ein umspritztes Einlegeteil im Grundkörper (32; 132) vorgesehen ist.