DE102015010728A1

DE102015010728A1 - Motorpumpenaggregat

Info

Publication number: DE102015010728A1
Application number: DE102015010728.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schonlau; Marc Leinweber; Daniel Sauer; Robert Wellnitz; Markus Ermert
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-02-23
Also published as: WO2017028946A3; EP3337978B1; EP3337978A2; WO2017028946A2

Abstract

Aufgabe: Ein Motorpumpenaggregat soll in einer kostengünstigen und für die Großserienfertigung geeigneten Weise so ausgeführt werden, dass eine Mehrzahl von elektrischen Bauteilen gemeinsam mittels einer Steckverbindung angeschlossen werden, wobei die Anzahl der erforderlichen Werkzeuge gering gehalten werden soll. Lösung: Das Motorpumpenaggregat ist mit einer Kunststoffumspritzung (6) versehen, wobei die Kunststoffumspritzung einen Deckel (7) des Elektromotors (2) bildet, eine Magnetspule (8) und mindestens ein Flussleitelement (21) des Elektromagneten (4) umgreift, ein Steckergehäuse (9) für eine elektrische Steckverbindung (23) bildet und die zu der Steckverbindung (23) führenden Leiterbahnen (10) umgreift. Anwendung: Betätigung von proportionalwirkenden hydraulischmechanischen Aktuatoren mit präziser Steuerung der Kraft und der Geschwindigkeit des mechanischen Teil des Aktuators in Abhängigkeit von den elektrischen Eingangssignalen zu dem Motorpumpenaggregat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorpumpenaggregat entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Stand der Technik:
Motorpumpenaggregate, die einen Elektromotor und eine hydraulische Pumpe zusammenfassen, sind bekannt, zum Beispiel aus den Druckschriften DE 196 54 092 A1 und DE 10 2014 014 508 B3 . Es sind auch Pumpenaggregate bekannt, die eine hydraulische Pumpe und ein von einem Elektromagneten betätigtes Ventil zusammenfassen. Auch die Zusammenfassung eines Elektromotors, einer hydraulischen Pumpe und eines Ventils zu einem Aggregat wird als bekannt betrachtet. Ebenfalls ist es bekannt, ein Motorpumpenaggregat mit einem Druckaufnehmer auszurüsten, zum Beispiel aus der Druckschrift DE 10 2014 006 556 B3 . Ferner ist es bekannt, die Wicklung eines Elektromotors oder einer Magnetspule des Elektromagneten mit Kunststoff zu umspritzen, damit erreicht man einen mechanischen Schutz der Wicklung und eine vorteilhafte Wärmeableitung aus der Wicklung. Die bekannten Lösungen zeichnen sich meist aus, dass der Elektromotor einerseits und die Magnetspule andererseits jeweils eigene Umspritzungen aufweisen, so dass erst bei dem Zusammenbau der Bauteile des Aggregats die Umspritzungen an ihren mit Passungen versehenen Fügestellen sich berühren. Damit müssen die Bauteile jeweils eigene elektrische Stecker aufweisen, oder es müssen Zwischenstecker verwendet werden, um ein Bauteil mit dem anderen elektrisch zu verbinden.
Aufgabe:
Ein Motorpumpenaggregat soll in einer kostengünstigen und für die Großserienfertigung geeigneten Weise so ausgeführt werden, dass eine Mehrzahl von elektrischen Bauteilen gemeinsam mittels einer Steckverbindung angeschlossen werden, wobei die Anzahl der erforderlichen Werkzeuge gering gehalten werden soll.
Lösung:
Die Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen und Verfahren zur Herstellung der Umspritzung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Nutzung einer gemeinsamen elektrischen Steckverbindung für das gesamte Aggregat erleichtert sowohl den Test des Aggregats nach der Herstellung als auch den Einbau des Aggregats in eine übergeordnete Vorrichtung. Diese Erleichterungen sind insbesondere in der Serienfertigung von Bedeutung. Wenn man Zwischensteckverbindungen vermeiden will, ist eine gemeinsame Kunststoffumspritzung der Bauteile oder der Teile von Bauteilen erforderlich, die elektrisch angeschlossen werden sollen. Diese gemeinsame Kunststoffumspritzung macht es allerdings erforderlich, die Bauteile so zu gestalten, dass eine gemeinsame Urformung und auch eine Entformung möglich sind. Von dem Elektromotor ist vorzugsweise ein Deckel durch die Kunststoffumspritzung herzustellen, der mindestens Teile der Statorspulen und jedenfalls die elektrischen Anschlüsse umgreift, damit die Spulen mit der Steckverbindung durch Leitungen verbunden werden, die in der Kunststoffumspritzung verlaufen. Die Pumpe ist an den Elektromotor angeflanscht, aber nicht von der oben genannten Kunststoffumspritzung umfasst. Allerdings gibt es eine abgedichtete Schnittstelle zu der Kunststoffumspritzung, wenn in dieser Kühlkanäle für den Elektromotor verlaufen, die von der Pumpe aus mit Fluid beaufschlagt werden sollen. Von dem Elektromagneten sind vorzugsweise die Magnetspule und mindestens ein Flussleitelement von der Kunststoffumspritzung umfasst. Damit kann auch die Magnetspule des Elektromagneten mit derselben Steckverbindung durch Leitungen verbunden werden, die in der Kunststoffumspritzung verlaufen.
In ähnlicher Weise wird ein elektrischer Druckaufnehmer, der in einer vorteilhaften Ausführung mit dem Motorpumpenaggregat verbunden ist, von der Kunststoffumspritzung teilweise umfasst. Seine elektrischen Bauteile und vor allem die elektrischen Anschlüsse liegen in der Kunststoffumspritzung und die zugeordneten elektrischen Leitungen führen innerhalb der Umspritzung zu der genannten gemeinsamen Steckverbindung. Zur Kühlung des Elektromotors sind vorteilhafterweise Kühlkanäle in der Kunststoffumspritzung vorzugsweise so angeordnet, dass sie zu ausgewählten metallischen Bauteilen des Elektromotors hin offen sind, damit das Fluid, das durch die Kanäle strömt, diese Bauteile kühlt. Das kühlende Fluid wird durch entsprechende Anschlüsse entweder dem Auslass der genannten Pumpe entnommen, oder von einer anderen Pumpe in Umlauf gesetzt, die über zusätzliche Leitungen angeschlossen ist, die innerhalb der übergeordneten Vorrichtung zu einer Flanschfläche der Kunststoffumspritzung verlaufen. Der Volumenstrom des kühlenden Fluids wird vorteilhafterweise durch eine Drossel beschränkt, damit auch andere Verbraucher angemessen versorgt werden. Die oben genannte Flanschfläche ist die Begrenzungsfläche eines Flansches, der Teil der Kunststoffumspritzung ist, und vorrangig dazu dient, das Motorpumpenaggregat an der übergeordneten Vorrichtung zu befestigen.
Das oben genannte elektromagnetisch betätigte Ventil enthält eine Ventilhülse, die vorzugsweise in eine Aufnahmebohrung hineinragt, die in der Kunststoffumspritzung vorgesehen ist. Weiter vorzugsweise enthält diese Aufnahmebohrung ein Gewinde, mit dem die Ventilhülse befestigt wird.
Die fluidführenden Schnittstellen der Kunststoffumspritzung, beispielsweise zur Flanschfäche, zum Elektromotor und zum Ventil müssen abgedichtet werden, dazu dienen Dichtungen aus Elastomerwerkstoffen, die teilweise von der Kunststoffumspritzung gefasst werden.
Der oben genannte Elektromotor und die oben genannte Pumpe weisen vorteilhafterweise eine gemeinsame Welle zur Lagerung ihrer Rotoren auf. Dadurch wird eine Kupplung vermieden und es wird Bauraum eingespart.
Das oben genannte Ventil ist in einer ersten Ausführung ein Wegeventil, das von dem oben genannten Elektromagneten von einer Endlage in eine andere Endlage geschaltet wird und durch eine Rückstellfeder zurückgestellt wird. In den Endlagen werden unterschiedliche Schaltbedingungen für Fluidströme eingestellt. In einer zweiten Ausführung ist das Ventil ein proportionalwirkendes Drosselventil, das durch den Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder verstellt wird und dabei einen Fluidstrom drosselt. In einer dritten Ausführung ist das Ventil ein proportionalwirkendes Druckregelventil, das die Kraft des Elektromagneten mit der Kraft eines Fluiddrucks am Arbeitsanschluss vergleicht und bei einer Abweichung vom dem durch den Elektromagneten vorgegebenen Sollwert des Fluiddrucks den Zufluss und/oder den Abfluss von Fluid zum Arbeitsanschluss hin oder von dem Arbeitsanschluss weg so verändert, dass der Fluiddruck am Arbeitsanschluss sich auf den Sollwert hin verändert.
Das Motorpumpenaggregat enthält vorteilhafterweise noch ein weiteres Kunststoffteil, das die fluidische Leitungsführung von der Pumpe zum Ventil und gegebenenfalls zum Druckaufnehmer übernimmt, damit die übergeordnete Vorrichtung einfacher ausgeführt werden kann.
Anwendung:
Betätigung von proportionalwirkenden hydraulisch-mechanischen Aktuatoren mit präziser Steuerung der Kraft und der Geschwindigkeit des mechanischen Stellers in Abhängigkeit von den elektrischen Eingangssignalen zu dem Motorpumpenaggregat.
Bilder:
1 zeigt das Motorpumpenaggregat in einer Seitenansicht.
2 zeigt das Motorpumpenaggregat im Schnitt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorpumpenaggregats mit einem Ventil und einem Druckaufnehmer.
Beispielhafte Ausführung:
Das Motorpumpenaggregat (1) entsprechend 1 und 2 besteht mindestens aus einem Elektromotor (2), einer hydraulischen Pumpe (3) und einem von einem Elektromagneten (4) betätigten Ventil (5). Die hydraulische Pumpe kann eine hydrostatische Pumpe (zum Beispiel Zahnradpumpe) oder eine hydrodynamische Pumpe (zum Beispiel Kreiselpumpe) sein. Das Motorpumpenaggregat ist mit einer Kunststoffumspritzung (6) versehen, wobei die Kunststoffumspritzung einen Deckel (7) des Elektromotors (2) bildet, eine Magnetspule (8) und mindestens ein Flussleitelement (21) des Elektromagneten (4) umgreift, ein Steckergehäuse (9) für eine elektrische Steckverbindung (23) bildet und die zu der Steckverbindung (23) führenden Leiterbahnen (10) umgreift.
In einer Ausführung gemäß 3 enthält das Motorpumpenaggregat einen Druckaufnehmer (11), der den Druck am Ausgang der Pumpe (3) misst, wobei der Druckaufnehmer (11) mindestens teilweise in die Kunststoffumspritzung (6) eingebettet ist und durch eine in der Kunststoffumspritzung verlaufende elektrische Leitung (10) an die gemeinsame Steckverbindung (23) elektrisch angeschlossen ist.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführung weist die Kunststoffumspritzung (6) Kühlkanäle (12) auf, die Arbeitsflüssigkeit der Pumpe (3) oder eine andere Flüssigkeit zu wärmeabgebenden Bauteilen des Elektromotors (2) leiten, wobei vorteilhafterweise die Größe des Durchflusses durch diese Kühlkanäle durch mindestens eine Drossel bestimmt ist.
Vorzugsweise enthält die Kunststoffumspritzung (6) einen Flansch (13), der zur Befestigung des Motorpumpenaggregats an einer übergeordneten Vorrichtung (14) dient.
Weiter vorzugsweise enthält die Kunststoffumspritzung (6) eine mit einem Gewinde (15) versehene Aufnahmebohrung (24) für eine Ventilhülse (16) des Ventils (5).
Vorzugsweise umfasst die Kunststoffumspritzung mindestens eine elastische Dichtung (17) teilweise, wobei eine Dichtung den Spalt zwischen dem Motorpumpenaggregat und der übergeordneten Vorrichtung (14) abdichtet.
Vorteilhafterweise sind ein Rotor (18) des Elektromotors (2) und ein Rotor (19) der hydrostatischen Pumpe (3) gemeinsam mittels einer Welle (20) gelagert.
In einer ersten Variante ist das Ventil (5) ein zwischen zwei Endlagen durch den Elektromagneten (4) geschaltetes Wegeventil.
In einer zweiten Variante ist das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend gegen eine Rückstellfeder verstelltes Drosselventil.
In einer dritten Variante ist das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend verstelltes Druckregelventil ist.
Zur fluidisch Verbindung der Pumpe (3) mit dem Ventil (5) und der übergeordnete Vorrichtung (14) dient ein Fluidleitungssystem (25) aus Kunststoff.
Bei der Herstellung der Kunststoffumspritzung wird vorzugsweise mindestens ein Flussleitelement (21) bei der Umspritzung der Magnetspule (8) durch einen die Aufnahmebohrung (24) abbildenden Werkzeugkern in der Sollposition gehalten.
Ebenfalls vorzugsweise wird das Werkzeug zur Herstellung der Kunststoffumspritzung so eingerichtet, dass der flüssige Kunststoff bei dem Spritzvorgang ohne Drall in die der Magnetspule (8) zugeordneten Kavität einfließt.
Nach dem Zusammenbau des Motorpumpenaggregats werden vorzugsweise alle Bauteile des Aggregats gemeinsam geprüft.
Bezugszeichenliste

1: Motorpumpenaggregat
2: Elektromotor
3: Pumpe
4: Elektromagnet
5: Ventil
6: Kunststoffumspritzung
7: Deckel
8: Magnetspule
9: Steckergehäuse
10: Leiterbahn
11: Druckaufnehmer
12: Kühlkanal
13: Flansch
14: Übergeordnete Vorrichtung
15: Gewinde
16: Ventilhülse
17: Dichtung
18: Rotor
19: Rotor
20: Welle
21: Flussleitelement
23: Steckverbindung
24: Aufnahmebohrung
25: Fluidleitungssystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19654092 A1 [0002]
DE 102014014508 B3 [0002]
DE 102014006556 B3 [0002]

Claims

Motorpumpenaggregat (1), mindestens bestehend aus einem Elektromotor (2), einer hydraulischen Pumpe (3) und einem von einem Elektromagneten (4) betätigten Ventil (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Motorpumpenaggregat mit einer Kunststoffumspritzung (6) versehen ist, wobei die Kunststoffumspritzung einen Deckel (7) des Elektromotors (2) bildet, eine Magnetspule (8) und mindestens ein Flussleitelement (21) des Elektromagneten (4) umgreift, ein Steckergehäuse (9) für eine elektrische Steckverbindung (23) bildet und die zu der Steckverbindung (23) führenden Leiterbahnen (10) umgreift.
Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Druckaufnehmer (11) enthält, der den Druck am Ausgang der Pumpe (3) misst, wobei der Druckaufnehmer (11) mindestens teilweise in die Kunststoffumspritzung (6) eingebettet ist und durch die gemeinsame Steckverbindung (23) elektrisch angeschlossen ist.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung (6) Kühlkanäle (12) aufweist, die Arbeitsflüssigkeit der Pumpe (3) oder eine andere Flüssigkeit aus einer anderen Pumpe zu wärmeabgebenden Bauteilen des Elektromotors (2) leiten.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung (6) einen Flansch (13) enthält, der zur Befestigung des Motorpumpenaggregats an einer übergeordneten Vorrichtung (14) dient.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung (6) eine Aufnahmebohrung (24) für eine Ventilhülse (16) des Ventils (5) enthält.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (24) für die Ventilhülse (16) mit einem Gewinde (15) versehen ist.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung mindestens eine elastische Dichtung (17) teilweise umfasst, wobei eine Dichtung den Spalt zwischen dem Motorpumpenaggregat und der übergeordneten Vorrichtung (14) abdichtet.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (18) des Elektromotors (2) und ein Rotor (19) der hydrostatischen Pumpe (3) gemeinsam mittels einer Welle (20) gelagert sind.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) ein zwischen zwei Endlagen durch den Elektromagneten (4) geschaltetes Wegeventil ist.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend gegen eine Rückstellfeder verstelltes Drosselventil ist.
Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend verstelltes Druckregelventil ist.
Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidleitungssystem (25) aus Kunststoff die Pumpe (3), das Ventil (5), und die übergeordnete Vorrichtung (14) verbindet.
Motorpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidleitungssystem (25) aus Kunststoff die Pumpe (3), das Ventil (5), den Druckaufnehmer (11) und die übergeordnete Vorrichtung (14) verbindet.
Verfahren zur Herstellung eines Motorpumpenaggregats mit einer Kunststoffumspritzung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Flussleitelement (21) bei der Umspritzung der Magnetspule (8) durch einen die Aufnahmebohrung (24) abbildenden Werkzeugkern in der Sollposition gehalten wird.
Verfahren zur Herstellung eines Motorpumpenaggregats nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kunststoff bei dem Spritzvorgang ohne Drall in den der Magnetspule (8) zugeordneten Hohlraum einfließt.
Verfahren zur Herstellung eines Motorpumpenaggregats mit einer Kunststoffumspritzung, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2), die Pumpe (3) und das Ventil (5) am Ende der Herstellung gemeinsam geprüft werden.