DE102011050164B4

DE102011050164B4 - Elektromotor zur Hilfskraftunterstützung

Info

Publication number: DE102011050164B4
Application number: DE102011050164.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Burdiak; Richard Vogt
Original assignee: Pump Tech Solutions Ps GmbH; Pump Technology Solutions Ps GmbH
Current assignee: Pump Technology Solutions Ps De GmbH
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2031-05-07
Also published as: DE102011050164A1

Abstract

Lenkung (10) für ein Kraftfahrzeug,mit einem hydraulischen Lenkgetriebe (12),mit einem Elektromotor (11), welcher eine Pumpe (13) antreibt, wobei in den Mantel (20) eines Motorgehäuses (26) des Elektromotors (11) Kühlkanäle (21) integriert sind, undÖl aus einer Rücklaufleitung (17) vom Lenkgetriebe (12) durch die Kühlkanäle (21) des Mantels (20) geleitet wird, wobei zwischen dem Elektromotor (11) und einem Vorratsbehälter (14) für das Öl eine Abzweigung (18) angeordnet ist, wobei in Durchflussrichtung hinter der Abzweigung (18) eine nicht regelbare, den Durchfluss reduzierende Drossel (101) angeordnet ist, oderin Durchflussrichtung hinter der Abzweigung (18) ein den Durchfluss regelndes Ventil montiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor zur Hilfskraftunterstützung einer Lenkbewegung, insbesondere bei Nutzfahrzeugen und Bussen.
Bisher wird der Elektromotor entweder überhaupt nicht oder mittels Luft gekühlt. Der Elektromotor muss deshalb große Außenabmessungen aufweisen und benötigt folglich einen großen Einbauraum. Somit ist er teuer und schwer. Er kann sich unkontrolliert aufheizen und ist aufgrund seiner zu großen Dimensionierung unter energetischen Gesichtspunkten nicht effizient.
Die DE 198 59 340 C2 beschreibt eine elektrohydraulische Einheit, bei welcher ein Elektromotor eine Hydraulikpumpe antreibt, welche eine Hydraulikflüssigkeit in einem hydraulischen System umwälzt, wobei der Elektromotor als Trockenläufer ausgebildet ist und im Inneren eines die Hydraulikflüssigkeit aufnehmenden Hydraulikflüssigkeitsbehälter angeordnet ist. Der gesamte als Innenläufer ausgebildete Elektromotor soll von der zwangsumgewälzten Hydraulikflüssigkeit gekühlt werden, ohne dass hierfür zusätzliches Öl benötigt wird.
Zum weiteren Stand der Technik wird auf die DE 10 2008 034 175 A1 und die DE 10 2005 002 897 A1 verwiesen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor dahingehend zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile zukünftig vermieden werden.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Elektromotor der eingangs genannten Art, der erfindungsgemäß mittels eines durch ein Lenkgetriebe zur Hilfskraftunterstützung hindurchführbaren Öls auch kühlbar ist. Das Öl wird also erstens zur Hilfskraftunterstützung der Lenkung verwendet und erfüllt eine zweite Funktion, indem es zur Temperierung durch den Elektromotor hindurchgeführt wird. Das kalte Öl wird durch den Elektromotor schnell erwärmt, wodurch seine Viskosität sinkt, so dass innerhalb kürzester Zeit eine maximale Hilfskraft durch das Öl erzeugt werden kann. Durch die schnelle Erwärmung wird außerdem die erforderliche Leistungsaufnahme des Elektromotors reduziert, die bei kaltem Öl aufgrund der hohen Viskosität höher liegt als bei warmem Öl. Die von dem Elektromotor aufgenommene Wärme verteilt sich auf einen gesamten Kreislauf, durch den das Öl fließt, so dass die Temperatur des Öls konstant gehalten wird, ohne sich übermäßig zu erwärmen. Folglich können mögliche Leckagen im Bereich von Dichtungen vermieden oder wenigstens deutlich reduziert werden. Das Öl und der Elektromotor werden also auf einer konstanten Temperatur gehalten, ohne dass schwere, kostenintensive und Einbauraum erfordernde Komponenten zur Kühlung erforderlich sind.
Das Öl kann aus einer von dem Lenkgetriebe zur Hilfskraftunterstützung kommenden Rücklaufleitung dem Elektromotor zugeführt werden. Somit weist das Öl nur eine geringe Wärme auf, wenn es dem Elektromotor zugeführt wird.
Zwischen dem Elektromotor, der ein bürstenloser, permanent erregter Synchronmotor sein kann, und einem Vorratsbehälter für das Öl kann eine Abzweigung angeordnet sein. Die Abzweigung teilt das aus der Rücklaufleitung kommende Öl in zwei Teilströme auf, von denen der eine Teilstrom durch den Elektromotor und der andere Teilstrom in den Vorratsbehälter geleitet wird.
In einer besonders einfachen und somit kostengünstigen Ausführungsform kann in Durchflussrichtung hinter der Abzweigung eine nicht regelbare, den Durchfluss reduzierende Drossel angeordnet sein, um den anderen Teilstrom zum Elektromotor zu führen.
Alternativ kann in Durchflussrichtung hinter der Abzweigung auch ein den Durchfluss regelndes Ventil montiert sein. Somit kann nach dem Kaltstart eines Kraftfahrzeugs, wenn das Öl und der Elektromotor ebenfalls noch kalt sind, nur eine kleinere oder gar keine Menge an Öl durch den Elektromotor geführt werden, so dass sich dieser relativ schnell erwärmen kann. Nach dem Erreichen einer bestimmten Betriebstemperatur wird der Teilstrom durch den Elektromotor erhöht. Somit ist eine bedarfabhängige Regelung des Durchflusses möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform können in einem Mantel eines Motorgehäuses des Elektromotors Kühlkanäle integriert sein. Diese Ausführungsform ist sehr platzsparend und effektiv hinsichtlich der Wärmeübertragung von der abzuführenden Motorwärme auf das Öl.
In den Deckeln des Motorgehäuses können Verbindungskanäle zur Verbindung der in dem Mantel benachbarten Kühlkanäle integriert sein. Somit kann das Öl mäanderartig durch das Motorgehäuse geführt werden. Die Kühlkanäle und die Verbindungskanäle können während eines Gießvorganges zur Herstellung des Mantels und der Deckel gefertigt werden.
Alternativ kann jedoch an der Innenwandung des Motorgehäuses eine umlaufende Kühlwendel angeordnet sein.
Wenn das Motorgehäuse aus Aluminium gefertigt ist, ist die Wärmeübertragung von dem Elektromotor auf das Öl besonders effektiv.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkung für ein Kraftfahrzeug mit Elektromotor anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:

1 eine perspektivische Draufsicht auf eine Lenkung;
2 eine perspektivische Draufsicht auf den Elektromotor.

1 zeigt eine Lenkung 10 mit einem Elektromotor 11 und einem Lenkgetriebe 12 zur Hilfskraftunterstützung einer Lenkbewegung. An dem Elektromotor 11 ist eine Pumpe 13 angeflanscht, die von ihm angetrieben wird. Aus einem Vorratsbehälter 14 wird mittels der Pumpe 13 über eine Saugleitung 15 Öl zur Pumpe 13 gefördert und von dort über eine Druckleitung 16 dem Lenkgetriebe 12 zugeführt. Das Lenkgetriebe 12 erzeugt eine Hilfskraft, um eine an einem hier nicht näher dargestellten Lenkrad erzeugte Lenkbewegung zu unterstützen. Von dem Lenkgetriebe 12 wird das Öl über eine Rücklaufleitung 17 zum Elektromotor 11 geführt. Eine Abzweigung 18 teilt das aus der Rücklaufleitung 17 kommende Öl in zwei Teilströme auf, von denen der eine Teilstrom durch eine Zufuhrleitung 19 in den Elektromotor 11 geführt wird und der andere Teilstrom durch einen Endabschnitt 100 zum Vorratsbehälter 14 zurückgeführt wird. In Durchflussrichtung hinter der Abzweigung 18 ist eine nicht regelbare Drossel 101 angeordnet, die den Durchfluss zum Vorratsbehälter 14 reduziert, so dass der eine Teilstrom durch die Zufuhrleitung 19 dem Elektromotor 11 zugeführt wird. Anstelle der Drossel ist ein den Durchfluss regelndes Ventil, das hier nicht näher dargestellt ist, möglich. Dann ist eine bedarfsgerechte Kühlung des Elektromotors 11 möglich.
Der Elektromotor 11 weist ein Motorgehäuse 26 mit einem Mantel 20 auf, in den Kühlkanäle 21 integriert sind. In Deckeln 22 und 23 sind Verbindungskanäle 24 und 25 vorgesehen, welche die im Mantel 20 benachbarten Kühlkanäle 21 miteinander verbinden. Somit kann das Öl mäanderartig durch das Motorgehäuse 26 geführt werden, um den Elektromotor zu kühlen.
Bezugszeichenliste

10: Lenkung
11: Elektromotor
12: Lenkgetriebe
13: Pumpe
14: Vorratsbehälter
15: Saugleitung
16: Druckleitung
17: Rücklaufleitung
18: Abzweigung
19: Zufuhrleitung
20: Mantel
21: Kühlkanal
22: Deckel
23: Deckel
24: Verbindungskanal
25: Verbindungskanal
26: Motorgehäuse
100: Endabschnitt
101: Drossel

Claims

Lenkung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem hydraulischen Lenkgetriebe (12), mit einem Elektromotor (11), welcher eine Pumpe (13) antreibt, wobei in den Mantel (20) eines Motorgehäuses (26) des Elektromotors (11) Kühlkanäle (21) integriert sind, und Öl aus einer Rücklaufleitung (17) vom Lenkgetriebe (12) durch die Kühlkanäle (21) des Mantels (20) geleitet wird, wobei zwischen dem Elektromotor (11) und einem Vorratsbehälter (14) für das Öl eine Abzweigung (18) angeordnet ist, wobei in Durchflussrichtung hinter der Abzweigung (18) eine nicht regelbare, den Durchfluss reduzierende Drossel (101) angeordnet ist, oder in Durchflussrichtung hinter der Abzweigung (18) ein den Durchfluss regelndes Ventil montiert ist.
Lenkung (10) für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Deckeln (22, 23) des Motorgehäuses (26) Verbindungskanäle (24) zur Verbindung der in dem Mantel (20) benachbarten Kühlkanäle (21) integriert sind.
Lenkung (10) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwandung des Motorgehäuses (26) eine umlaufende Kühlwendel angeordnet ist.