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| US3877844A | 1975-04-15 | |||
| US20100028176A1 | 2010-02-04 | |||
| DE3307726A1 | 1984-09-06 | |||
| DE102012218861A1 | 2014-04-17 | |||
| US20170082117A1 | 2017-03-23 |
| Pumpvorrichtung Patentansprüche 1. Pumpvorrichtung (100), insbesondere für einen Fluidkreislauf in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (101), einen Antrieb, einen Rotor (200), einen Stator (202) und ein Radiallager (203), wobei das Gehäuse (101) einen Einlass (102) aufweist, wobei der Rotor (200) ein Laufrad (201) umfasst, wobei der Antrieb dazu ausgebildet ist, den Rotor (200) relativ zum Stator (202) in Rotation zu versetzen, wobei der Einlass (102) fluidisch mit dem Laufrad (201) verbunden ist, wobei der Rotor (200) einen Rotor-Hohl- raum (206) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (205) des Stators (202) in den Rotor-Hohlraum (206) hineinragt und dass das Radial lager (203) zwischen dem Abschnitt (205) des Stators (202) und dem Rotor (200) im Rotor-Hohlraum (206) angeordnet ist. 2. Pumpvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (202) einen Stator-Hohlraum (204) aufweist, wobei der Stator- Hohlraum (204) vom Abschnitt (205) des Stators (202) umgeben ist, und wobei der Stator-Hohlraum (204) fluidisch mit dem Rotor-Hohlraum (206) verbunden ist. 3. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stator-Hohlraum (204) und/oder der Rotor-Hohl- raum (206) frei von einer Welle sind. 4. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (100) einen Entlüftungsauslass umfasst, wobei der Entlüftungsauslass fluidisch mit dem Rotor-Hohlraum (206) verbunden ist, sodass Luft vom Stator-Hohlraum (204) durch den Ro- tor-Hohlraum (206) zum Entlüftungsauslass strömen kann. 5. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Abschnitt (205) des Stators (202) an einem ersten Ende des Rotors (200) in den Rotor-Hohlraum (206) hineinragt, wobei das Laufrad (201) an einem zweiten Ende des Rotors (200) angeordnet ist, wo bei das zweite Ende dem ersten Ende gegenüber angeordnet ist. 6. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Radiallager (203) einen ersten und einen zweiten Lagerbereich aufweist, wobei das Radiallager (203) im ersten Lagerbereich einen ersten Außendurchmesser und im zweiten Lagerbereich einen zwei ten Außendurchmesser aufweist, wobei der zweite Außendurchmesser klei ner ist als der erste Außendurchmesser. 7. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Abschnitt (205) des Stators einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der Abschnitt im ersten Bereich einen drit ten Außendurchmesser und im zweiten Bereich einen vierten Außendurch messer aufweist, wobei der vierte Außendurchmesser kleiner ist als der dritte Außendurchmesser. 8. Pumpvorrichtung (100) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass sich der erste Lagerbereich und der erste Bereich des Ab schnitts (205) teilweise überlagern und dass sich der zweite Lagerbereich und der zweite Bereich des Abschnitts (205) teilweise überlagern. 9. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (100) ein Lager (207; 300) um fasst, das zwischen dem Laufrad (201) und dem Gehäuse (101) angeordnet ist. 10. Pumpvorrichtung (100) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Lager (207; 300) zur axialen Lagerung des Rotors aus gebildet ist. 11. Pumpvorrichtung (100) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (101) eine ringförmige Nut und dass das Laufrad (201) einen ringförmigen Vorsprung aufweist, der in die Nut hineinragt, wobei das Lager (207; 300) zwischen dem Vorsprung und dem Gehäuse angeordnet ist. 12. Pumpvorrichtung (100) nach einem der drei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (300) zur radialen Lagerung des Rotors (200) ausgebildet ist. 13. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vier vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (300) eine L-förmige Querschnittsfläche aufweist. 14. Pumpvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (100) einen Auslass (103) um fasst, wobei das Laufrad (201) dazu ausgebildet ist, eine Fluidströmung vom Einlass (102) zum Auslass (103) zu verursachen, wenn der Rotor (200) vom Antrieb in Rotation versetzt wird. 15. Kraftfahrzeug, umfassend eine Pumpvorrichtung (100) nach einem der vor herigen Ansprüche und einen Fluidkreislauf, wobei die Pumpvorrichtung (100) zum Pumpen eines Fluids im Fluidkreislauf ausgebildet ist. |
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Pumpvorrichtungen bekannt, bei denen ein Antrieb einen Rotor relativ zu einem Stator in Rotation versetzt. Zu diesem Zweck verläuft eine Welle innerhalb des Rotors, die den Rotor mit dem Antrieb verbindet. Die radiale Lagerung erfolgt dabei mittels eines Gleitlagers, das an der Welle angeordnet ist. Eine Axiallagerung findet in einem Saugrohr oder an einer Stirnfläche des Radiallagers statt.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine effizien tere Pumpvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Pumpvorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Pumpvorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 15 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Pumpvorrichtung im Sinne dieser Beschreibung kann auch als Pumpe oder Pum peneinheit bezeichnet werden.
Die Pumpvorrichtung kann insbesondere für einen Fluidkreislauf in einem Kraftfahr zeug geeignet sein. Sie umfasst ein Gehäuse, einen Antrieb, einen Rotor, einen Stator und ein Radiallager. Unter einem Radiallager wird dabei im Rahmen dieser Beschrei bung insbesondere ein Lager, beispielsweise ein Gleitlager, verstanden, das eine Be wegung des Rotors in radialen Richtungen beschränkt oder sogar unmöglich macht. Vorzugweise werden Bewegungen des Rotors durch das Radiallager in allen radialen Richtungen beschränkt oder unmöglich gemacht.
Im Sinne dieser Beschreibung kann das Gehäuse auch als Pumpengehäuse bezeich net werden. Das Gehäuse weist einen Einlass auf. Der Rotor umfasst ein Laufrad. Der Antrieb ist dazu ausgebildet, den Rotor relativ zum Stator in Rotation zu versetzen. Dies kann beispielsweise elektromagnetisch erfolgen. Der Einlass istfluidisch mit dem Laufrad verbunden. Unter einer fluidischen Verbindung wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass ein Fluid von einem Bauteil, hier dem Einlass, zum anderen Bauteil, hier dem Laufrad, fließen oder strömen kann. Diese Strömung kann dabei durch Fluidleitmittel, wie beispielsweise Kanäle, Leitungen, Rohre und/oder Bohrungen erzwungen werden.
Der Rotor weist einen Rotor-Hohlraum auf. Dieser Rotor-Hohlraum kann beispiels weise dazu genutzt werden, Luft aus der Pumpvorrichtung entweichen zu lassen. Das Entweichen von Luft aus der Pumpvorrichtung kann auch als Entlüftung bezeichnet werden und ist notwendig, da das gepumpte Fluid Luft verdrängt.
Ein Abschnitt des Stators ragt in den Rotor-Hohlraum hinein. Das Radiallager ist zwi schen dem Abschnitt des Stators und dem Rotor im Rotor-Hohlraum angeordnet. Das Radiallager kann also um den Abschnitt des Stators herum und dabei zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet sein. Durch die Anordnung des Radiallagers wird der Rotor in radialer Richtung gelagert. Gleichzeitig steht der Rotor-Hohlraum zur Ent lüftung zur Verfügung, da keine Welle durch ihn hindurch ragt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Stator einen Stator-Hohlraum aufweisen. Der Stator-Hohlraum kann vom Abschnitt des Stators umgeben sein und somit in den Rotor-Hohlraum hineinragen. Der Stator-Hohlraum kann dabei fluidisch mit dem Rotor-Hohlraum verbunden sein. Beispielsweise kann der Stator-Hohlraum in den Rotor-Hohlraum übergehen. Der Stator-Hohlraum kann beispielsweise ebenfalls zur Entlüftung genutzt werden. Die verdrängte Luft kann dabei beispielsweise vom Stator-Hohlraum über den Rotor-Hohlraum zu einem Entlüftungsauslass strömen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Stator-Hohlraum und/oder der Rotor-Hohlraum frei von einer Welle sein. In diesem Fall eignen sich der Stator-Hohl- raum und der Rotor-Hohlraum besonders gut für die Entlüftung, da die Luftströmung nicht durch eine Welle gestört wird. Es ist beispielsweise möglich, dass der Rotor elektromagnetisch angetrieben wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Pumpvorrichtung einen Entlüf tungsauslass umfassen. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbeson dere ein Auslass verstanden, durch den die verdrängte Luft an eine Umgebung der Pumpvorrichtung abgegeben werden kann. Der Entlüftungsauslass kann fluidisch mit dem Rotor-Hohlraum verbunden sein, sodass Luft vom Stator-Hohlraum durch den Rotor-Hohlraum zum Entlüftungsauslass strömen kann.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Abschnitt des Stators an einem ersten Ende des Rotors in den Rotor-Hohlraum hineinragen. Das Laufrad kann an ei nem zweiten Ende des Rotors angeordnet sein. Das zweite Ende kann dabei dem ers ten Ende gegenüber angeordnet sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Radiallager einen ersten und ei nen zweiten Lagerbereich aufweisen. Das Radiallager kann im ersten Lagerbereich einen ersten Außendurchmesser und im zweiten Lagerbereich einen zweiten Außen durchmesser aufweisen. Der zweite Außendurchmesser kann dabei kleiner sein als der erste Außendurchmesser. Die beiden Lagerbereiche können beispielsweise über einen dritten Lagerbereich miteinander verbunden sein, wobei der dritte Lagerbereich eine schräg verlaufende Außenseite aufweist. Unter dem Außendurchmesser wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere der Durchmesser des jeweiligen Bauteils an seiner Außenseite verstanden. Die Außenseite kann im Fall des Radiallagers dem Rotor zugewandt sein. Die Lagerbereiche mit unterschiedlichen Außendurchmessern können die Lagerung verbessern.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Abschnitt des Stators einen ers ten und einen zweiten Bereich aufweisen. Der Abschnitt kann im ersten Bereich einen dritten Außendurchmesser und im zweiten Bereich einen vierten Außendurchmesser aufweisen. Der vierte Außendurchmesser kann dabei kleiner sein als der dritte Außen durchmesser. Es ist auch möglich, dass der dritte Außendurchmesser kleiner als der erste Außendurchmesser und der vierte Außendurchmesser kleiner als der zweite Au ßendurchmesser ist. Der Innendurchmesser des Abschnitts kann dabei konstant sein. Die unterschiedlichen Außendurchmesser des Abschnitts des Stators können vorteil haft für eine bessere Lagerung des Rotors sein. Es ist insbesondere möglich, dass der Abschnitt im Übergang vom ersten Bereich in den zweiten Bereich einen umlaufenden Kragen aufweist, an dem das Radiallager in axialer Richtung des Rotors abgestützt ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können sich der erste Lagerbereich und der erste Bereich des Abschnitts teilweise überlagern. Der zweite Lagerbereich kann sich teilweise mit dem zweiten Bereich des Abschnitts überlagern.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Pumpvorrichtung ein Lager um fassen, das zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse angeordnet ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Lager zur axialen Lagerung des Rotors ausgebildet sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Gehäuse eine ringförmige Nut und das Laufrad einen ringförmigen Vorsprung aufweisen, der in die Nut hineinragt.
Ein solcher Vorsprung und eine solche Nut sind in der zum Anmeldezeitpunkt dieser Anmeldung noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 102019 115 774 beschrieben. Der Vorsprung wird in der Patentanmeldung als Kranz bezeichnet. Das Lager kann zwischen dem Vorsprung und dem Gehäuse angeordnet sein. Insbe sondere kann das Lager in der Nut angeordnet sein. Durch die oben beschriebene Anordnung des Lagers können Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Lager beson ders klein ausgeführt sein. Dies erhöht die Effizienz der Pumpvorrichtung. Außerdem beeinflusst das Lager nicht oder nur kaum die Entlüftung der Pumpvorrichtung. Das Lager kann beispielsweise eine Ringform aufweisen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Lager zur radialen Lagerung des Rotors ausgebildet sein. Es kann also beispielsweise sowohl zur axialen als auch zur radialen Lagerung des Rotors ausgebildet sein. Die zusätzliche radiale Lagerung durch das Lager ermöglicht eine einfachere Ausgestaltung des Radiallagers, da weni ger Kräfte auf das Radiallager wirken. So kann das Radiallager beispielsweise kleiner sein und eine relativ einfache Form als Ring aufweisen. Außerdem kann der Abschnitt des Stators, der in den Rotor-Hohlraum hineinragt, kürzer ausgestaltet werden, so- dass die Entlüftung weiter verbessert wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Lager eine L-förmige Quer schnittsfläche aufweisen. Dabei kann ein Schenkel der L-Form zur axialen Lagerung und der andere Schenkel der L-Form zur radialen Lagerung des Rotors beitragen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Pumpvorrichtung einen Auslass umfassen. Das Laufrad kann dazu ausgebildet sein, eine Fluidströmung vom Einlass zum Auslass zu verursachen, wenn der Rotor vom Antrieb in Rotation versetzt wird.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Pumpvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Pumpvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Pumpvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Pumpvorrichtung 100 umfasst ein Gehäuse 101, einen Einlass 102 und einen Auslass 103. Die Pumpvorrichtung 100 ist dazu ausgebildet, mit dem Einlass 102 und dem Auslass 103 an einen Fluidkreislauf angeschlossen zu werden. Im Betrieb verur sacht die Pumpvorrichtung 100 eine Strömung des Fluids im Fluidkreislauf.
Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform umfasst einen Einlass 102, einen Auslass 103, einen Rotor 200 mit einem Laufrad 201 und einem Rotor-Hohlraum 206, einen Stator 202 mit einem Abschnitt 205 und einem Stator-Hohlraum 204, ein Radiallager 203 und ein Lager 207. Der Abschnitt 205 ragt in den Rotor-Hohlraum 206 hinein. Der Stator-Hohlraum 204 ist im Abschnitt 205 angeordnet und fluidisch mit dem Rotor- Hohlraum 206 verbunden. Zwischen dem Abschnitt 205 und dem Rotor 200 ist das Radiallager 203 angeordnet.
Das Radiallager 203 weist in einem ersten Bereich einen größeren Außendurchmes ser als in einem zweiten Bereich auf. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich verjüngt sich der Außendurchmesser des Radiallagers 203 kontinuierlich. Diese Form des Radiallagers 203 ist besonders vorteilhaft für eine gute radiale Lage rung des Rotors 200. Die Form ist insbesondere vorteilhaft für eine gute Schmierung des Radiallagers 203.
Das Lager 207 dient der axialen Lagerung des Rotors 200. Das Lager ist in einer Nut des Gehäuses zwischen einem Vorsprung des Laufrads 201 und dem Gehäuse ange ordnet und ist ringförmig ausgebildet. An dieser Position beeinflusst das Lager 207 so wohl den Fluidstrom als auch den Entlüftungsstrom kaum oder sogar überhaupt nicht.
Der Stator-Hohlraum 204 und der Rotor-Hohlraum 206 sind frei von einer Welle. Dadurch können der Rotor-Hohlraum 206 und der Stator-Hohlraum 204 besonders gut für eine Entlüftung der Pumpvorrichtung 100 genutzt werden. Die Luft kann durch den Stator-Hohlraum 204 und den Rotor-Hohlraum 206 zu einem Entlüftungsauslass ge führt werden, durch den sie dann in die Umgebung aus der Pumpvorrichtung 100 aus- tritt.
Im Betrieb wird der Rotor 200 mit dem Laufrad 201 durch einen nicht dargestellten An trieb in Rotation relativ zum Stator 202 versetzt. Dabei wird durch den Einlass 102 ein Fluid, beispielsweise eine Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeugs, angesaugt und mit tels des Laufrads 201 zum Auslass 103 gefördert. Die dabei verdrängte Luft strömt durch den Stator-Hohlraum 204 und den Rotor-Hohlraum 206 zu einem Entlüftungs auslass.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 2 dar gestellten Ausführungsform unter anderem durch die Form des Radiallagers 203 und die Form des Abschnitts 205. Das Radiallager 203 ist ringförmig ausgebildet. Der Ab schnitt 205 weist daher konsequenterweise einen konstanten Außendurchmesser auf. Außerdem ragt der Abschnitt 205 weniger weit in den Stator 200 hinein als bei der Ausführungsform gemäß Figur 2.
Anstatt des ringförmigen Lagers 207 aus Figur 2 weist die Ausführungsform in Figur 3 ein im Querschnitt L-förmiges Lager 300 auf. Dieses L-förmige Lager 300 dient sowohl der axialen als auch der radialen Lagerung des Rotors 200. Das Lager 300 hat gegen über dem Lager 207 aus Figur 2 insbesondere den Vorteil, dass die Spalte zum Ge häuse kleiner ausgeführt werden können.
Der Betrieb der Ausführungsform aus Figur 3 ist jedoch ähnlich zu dem der Ausfüh rungsform aus Figur 2. Der Vorteil der Form des Radiallagers 203 und des kürzeren Abschnitts 205 ist vor allem eine verbesserte Luftströmung bei der Entlüftung im Ver gleich mit der Ausführungsform aus Figur 2. Bezugszeichenliste
100 Pumpvorrichtung
101 Gehäuse
102 Einlass
103 Auslass
200 Rotor
201 Laufrad
202 Stator
203 Radiallager
204 Stator-Hohlraum
205 Abschnitt
206 Rotor-Hohlraum
207 Ringförmiges Lager
300 Lager mit L-förmiger Querschnittsfläche
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