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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Pumpenaktor mit einem Kühlblech. Der Pumpenaktor kann insbesondere in einer Kupplung, insbesondere zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt werden. Der elektrische Pumpenaktor kann zur Betätigung von Kupplungen, Getriebestellern in einem Kupplungsgetriebe oder einem anderen Getriebe, beispielsweise einem CVT (Continuously Variable Transmission) oder einem Hybridgetriebe bestimmt und eingerichtet sein.
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Pumpenaggregate mit einem Elektromotor bzw. elektrische Pumpenaktoren (EPA) sind bekannt, zum Beispiel aus der Druckschrift
US 5,778,671 A und der
WO 2012/113368 A2 . Ein EPA dient insbesondere zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere angeordnet im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem nahe der Kupplung angeordneten hydraulischen Arbeitszylinder, der über eine hydraulische Leitung mit einer Volumenstromquelle verbunden ist. Der Volumenstrom dieser Volumenstromquelle ist durch eine Hydrauliksteuereinheit in Abhängigkeit von Signalen der der hydraulischen Einrichtung zugeordneten Sensoren beeinflussbar. Die Volumenstromquelle ist durch eine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Kombination aus einem Elektromotor und einer Hydraulikpumpe gebildet. Über den Elektromotor wird die Hydraulikpumpe angetrieben, die ein Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt und dem EPA bereitstellt. Der Elektromotor wird von einer Steuerung, die als Leistungselektronik ausgestaltet sein kann, angesteuert. Während des Betriebs wird von der Leistungselektronik Wärme erzeugt. Um eine Überhitzung der Steuerung des Elektromotors zu verhindern ist bekannt, einen Lagerträger aus Aluminium einzusetzen, der als Wärmesenke dient. Es ist ferner bekannt das Steuerungsgehäuse der Leistungselektronik und einen Deckel dieses Gehäuses so auszugestalten, dass das Steuerungsgehäuse teilweise oder vollständig aus Kunststoff und der Deckel aus Aluminium besteht. Der Deckel dient dann dabei als Wärmesenke oder als Wärmebrücke zur Umgebung zwecks Konvektionskühlung.
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Es ist jedoch aus Kostengründen und fertigungstechnischer Sicht von Vorteil auch den Deckel aus Kunststoff zu fertigen, was jedoch zu einer unzureichenden Kühlung der Komponenten des EPA und insbesondere der Steuerung des Elektromotors führen würde, da Kunststoff nur sehr schlecht wärmeleitend ist. Die Wärme kann somit nicht durch das Steuerungsgehäuse oder den Deckel von der Steuerung abgeführt werden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen EPA mit ausreichender Kühlung bereitzustellen, bei dem das Steuerungsgehäuse und der Deckel des Elektromotors aus Kunststoff oder einem anderen schlecht wärmeleitenden Material gefertigt sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Der erfindungsgemäße elektrische Pumpenaktor umfasst:
- einen Elektromotor mit einem Stator,
- eine Steuerung für den Elektromotor, und
- ein Gehäuse, in dem der Elektromotor aufgenommen ist,
- und zeichnet sich dadurch aus, dass
- zwischen dem Stator und der Steuerung ein Kühlblech angeordnet ist, das einen flächigen Kontakt zu dem Gehäuse aufweist.
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Der elektrische Pumpenaktor (EPA) kann insbesondere zur Verwendung in einem Kupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug bestimmt und eingerichtet sein. Der elektrische Pumpenaktor kann zur Betätigung von Kupplungen, Getriebestellern in einem Kupplungsgetriebe oder einem anderen Getriebe, beispielsweise einem CVT (Continuously Variable Transmission) oder einem Hybridgetriebe bestimmt und eingerichtet sein. Dabei kann der elektrische Pumpenaktor insbesondere zum Pumpen eines Arbeitsfluids mit einer Pumpe verwendet werden. Der elektrische Pumpenaktor umfasst vorzugsweise zumindest einen Stator und einen Rotor. Stator und Rotor sind relativ zueinander rotierbar. Der Stator ist vorzugsweise festgehalten, beispielsweise an einem Gehäuse eines Kupplungsgetriebes. Stator und Rotor sind vorzugsweise derart mit magnetischen Materialien ausgebildet und/oder mit elektrischen Spulen versehen, dass der Rotor nach Art eines Elektromotors gegen den Stator angetrieben verdreht werden kann.
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Üblicherweise ist die Steuerung des EPA als Leistungselektronik ausgestaltet. Dabei kann die Leistungselektronik als gedruckte Schaltung (Printed Circuit Board, PCB) ausgestaltet sein. Im Betrieb wird Wärme erzeugt, die der Steuerung schaden kann. Insbesondere wenn keine Wärmesenken vorhanden sind, beispielsweise wenn die Steuerung in einem Steuerungsgehäuse aus Kunststoff oder einem anderen Werkstoff mit schlechten Wärmeleiteigenschaften untergebracht ist, kann die Steuerung überhitzen. Durch das Kühlblech kann im eingebauten Zustand die erzeugte Wärme in Richtung des Gehäuses des EPA, welches beispielsweise Aluminium als Werkstoff aufweist, abgeführt werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Kühlblech im eingebauten Zustand zwischen dem Stator und der Steuerung möglichst nahe an der Steuerung angeordnet ist, um besonders effektiv die Wärme von der Schaltung abzuführen.
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Das Kühlblech fungiert dabei als Wärmesenke und bewirkt somit aktiv eine Kühlung der Schaltung. Durch das Kühlblech wird somit eine Überhitzung der Steuerung vermieden und ein fehlerfreier Betrieb des EPA kann sichergestellt werden, da eine Fehlfunktion oder ein Ausfall aufgrund der Überhitzung der Steuerung vermieden werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Kühlblech ein Metall oder eine Metalllegierung und insbesondere Stahl, Aluminium oder Aluminiumdruckguss als Werkstoff auf.
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Metallische Werkstoffe wie Aluminium bzw. Aluminiumdruckguss und Stahl weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Mit einem Kühlblech aus einem solchen Werkstoff kann somit besonders effektiv die erzeugte Wärme von der Steuerung abgeführt und an das Gehäuse weitergeleitet werden.
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Durch solch ein Kühlblech kann somit noch sicherer die Überhitzung der Steuerung und eine daraus resultierende Fehlfunktion oder ein Ausfall des EPA verhindert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Kühlblech im Wesentlichen eine runde Scheibenform auf.
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Da das Gehäuse des Elektromotors bevorzugt im Wesentlichen rund ausgestaltet ist, kann ein Kühlblech in Form einer im Wesentlichen runden Scheibe besonders einfach mit dem Gehäuse des Elektromotors einen flächigen Kontakt ausbilden.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Kühlblech eine Borde entlang eines Umfangs des Kühlblechs auf. Die Borde ist derart ausgestaltet, dass das Kühlblech im eingebauten Zustand kraftschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Kühlblech eine Borde entlang eines Umfangs des Kühlblechs auf die den flächigen Kontakt zu dem Gehäuse im eingebauten Zustand herstellt.
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Durch eine Borde, die in axialer Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als das übrige Kühlblech, kann einen flächigen Kontakt mit dem Gehäuse ausbilden, der sich über eine besonders große Fläche erstreckt.
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Dadurch sinkt der thermische Widerstand für die Wärmeübertragung von der Steuerung zu dem Gehäuse. Es kann somit noch effektiver eine Überhitzung der Steuerung vermieden werden.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Kühlblech Erhebungen in Richtung der Steuerung auf.
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Die Erhebungen, die sich möglichst nahe an eine Oberfläche der Steuerung erstrecken, bringen die Oberfläche des Kühlblechs möglichst nah an die Steuerung. Damit wird der Wärmefluss zwischen Steuerung und Kühlblech weiter verbessert.
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Es kann daher eine größere Wärmemenge abgeführt und in Richtung des Gehäuses weitergeleitet werden. Eine Überhitzung der Steuerung wird somit noch effektiver verhindert.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Kühlblech Vertiefungen auf, die an Bauteile der Steuerung angepasst sind.
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Die Steuerung kann als PCB ausgeführt sein. Dabei können Bauteile sich über einer Grundebene der Steuerung bzw. des PCB erheben. Durch die Vertiefungen kann eine Oberflächenform des Kühlblechs an diese Bauteile angepasst werden und insgesamt sichergestellt werden, dass sich das Kühlblech über seine gesamte Oberfläche möglichst nahe an der Steuerung befindet.
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So kann ein besonders großer Wärmestrom von der Steuerung zu der Kühlung erfolgen und ein Überhitzen der Steuerung besonders sicher vermieden werden.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Kühlblech Aussparungen für eine Kontaktierung von Statordrähten des Stators mit der Steuerung auf.
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Durch die Aussparungen hindurch können die Statordrähte mit der Steuerung verbunden und somit der Elektromotor bzw. dessen Stator von der Steuerung angesteuert werden.
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Kupplung umfassend einen EPA wie zuvor beschrieben, wobei die Kupplung durch den EPA betätigt wird, indem der Elektromotor eine Hydraulikpumpe des EPA antreibt und die Hydraulikpumpe einen Druck zum Betätigen der Kupplung bereitstellt.
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Über einen EPA mit einem Kühlblech wie zuvor beschrieben, kann die Kupplung besonders effizient und Fehler- bzw. Ausfallsicher betrieben werden, da ein Überhitzen der Steuerung des Elektromotors des EPA vermieden wird, indem das Kühlblech im Betrieb Wärme von der Steuerung abführt und an das Gehäuse des Elektromotors des EPA weiterleitet.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittdarstellung eines elektrischen Pumpenaktors (EPA) mit einem Kühlblech.
- 2: eine schematische Darstellung eines Kühlblechs.
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In der Beschreibung der Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein elektrischer Pumpenaktor (EPA) 1 in einer Schnittdarstellung schematisch abgebildet. Der Pumpenaktor 1 kann eine nicht dargestellte Kupplung betätigen, indem ein Elektromotor 2 des EPA 1 eine nichtdargestellte Hydraulikpumpe des EPA 1 antreibt und so ein Druck zum Betätigen der Kupplung bereitgestellt wird. Der Elektromotor 2 ist in einem Gehäuse 3 aufgenommen. Zwischen einem Stator 4 des Elektromotors 2 und einer Steuerung 5 ist ein Kühlblech 6 aus Aluminium oder Stahl angeordnet. Die Steuerung 5 kann als eine Leistungselektronik in Form einer gedruckten Schaltung (Printed Circuit Board, PCB) ausgeführt sein. Das Kühlblech 6 hat im Wesentlichen eine runde Scheibenform. Durch eine Borde 7 entlang des Umfangs des Kühlblechs 6 ist das Kühlblech 6 kraftschlüssig mit dem Gehäuse 3 verbunden. Dabei stellt die Borde 7 einen besonders großflächigen Kontakt zwischen dem Kühlblech 6 und dem Gehäuse 3 her, sodass ein geringer Wärmeleitwiederstand zwischen dem Gehäuse 3 und dem Kühlblech 6 vorliegt. Durch Erhebungen 8 wird eine Oberfläche des Kühlblechs 6 möglichst nahe an die Steuerung 5 herangebracht. Dabei wird durch Vertiefungen 9 Platz für Bauteile auf der Schaltung 5 geschaffen, die sich über eine Grundebene der Steuerung 5 erheben. Durch Aussparungen 10 sind Statordrähte 11 des Stators 4 mit der Steuerung 5 verbunden. Die Steuerung 5 ist in einem Steuerungsgehäuse 12 aus Kunststoff aufgenommen.
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Im Betrieb wird Wärme von der Steuerung 5 durch das als Wärmesenke fungierende Kühlblech 6 in Richtung des Gehäuses 3 abgeführt. Durch die Anpassung der Oberfläche des Kühlblechs 6 an die Grundebene und die Bauteile der Steuerung 5, kann die Wärme besonders effektiv von der Steuerung 5 an das Kühlblech 6 übertragen werden. Über die Borde 7 wird dann die Wärme an das Gehäuse 3 weitergeleitet und dort abgestrahlt oder durch eine Kühlung (nicht dargestellt) abgeführt. Somit wird eine Überhitzung der Steuerung 5, die keine Wärme durch das schlecht wärmeleitende Steuerungsgehäuse 12 aus Kunststoff abführen kann, effektiv verhindert. Daher kann eine Fehlfunktion oder gar ein Ausfall des EPA 1 aufgrund von Überhitzung der Steuerung 5 vermieden werden.
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2 stellt schematisch ein Kühlblech 6 mit der Borde 7, einer Erhebung 8, einer Vertiefung 9 und drei Aussparungen 10 dar. Die Borde 7 dient zum kraftschlüssigen und großflächigen Verbinden mit dem Gehäuse 3. Durch die Erhebung 8 und die Vertiefung 9 wird die Oberfläche des Kühlblechs 6 an die Grundebene und Bauteile der Schaltung 5 angepasst, sodass sich die Oberfläche des Kühlblechs 6 möglichst nahe an der Schaltung 5 befindet, um möglichst viel Wärme abführen zu können. Durch die Aussparungen 10 werden die Statordrähte 11 mit der Steuerung 5 verbunden, sodass die Steuerung 5 den Elektromotor 2 über die Ansteuerung des Stators 4 steuern kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrischer Pumpenaktor
- 2
- Elektromotor
- 3
- Gehäuse
- 4
- Stator
- 5
- Steuerung
- 6
- Kühlblech
- 7
- Borde
- 8
- Erhebung
- 9
- Vertiefung
- 10
- Aussparung
- 11
- Statordraht
- 12
- Steuerungsgehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5778671 A [0002]
- WO 2012/113368 A2 [0002]
