DE102019201392A1

DE102019201392A1 - Verfahren zur Herstellung eines Rotormoduls sowie Rotormodul

Info

Publication number: DE102019201392A1
Application number: DE102019201392.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Denfeld; Jan Hinrichs; Tilo Schäfer
Original assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2020-08-06

Abstract

Die Erfindung zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Rotormoduls (10) für eine Gerotorpumpe mit den Schritten:Aufbau eines Blechpakets (19) eines Rotors (18) mit durchgehenden Stegen (20),Fixeren einer Welle (5) im Blechpaket (19)Einführen des Blechpakets (19) mit Welle (5) in eine Hülse (6)Umspritzen des Blechpakets (19) mit Rotor (18) und Hülse (6)Ausbildung eines äußeren Gerotors (2) mit einer Wandstärke innerhalb der Hülse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotormoduls für eine Gerotorpumpe mit einem inneren Gerotor und einem äußeren Gerotor und einem Elektromotor, wobei der äußere Gerotor einteilig mit dem Rotor des Elektromotors ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Rotormodul für eine Gerotorpumpe.
Stand der Technik
Verdrängerpumpen und insbesondere Gerotorpumpen sind üblicherweise von einer Welle angetrieben, die von einem elektrischen oder mechanischen Antrieb in Rotation versetzt wird.
Diese Pumpen werden für die verschiedensten technischen Anwendungen zum Fördern eines Fluids eingesetzt. Beispielsweise dienen Kraftstoffpumpen zum Fördern von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor. Weiterhin werden Gerotorpumpen in hydraulischen Kreisen zur Kupplungsaktuierung verbaut oder dienen als Pumpen im Kühlkreislauf. Der Elektromotor der Pumpe umfasst einen Stator sowie einen Rotor mit Permanentmagneten.
Dabei sind der Elektromotor und die Pumpe innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Innerhalb des Gehäuses entsteht somit ein Raum, insbesondere ein Arbeitsraum, in dem sich das zu fördernde Fluid befindet.
Es bedarf hierfür einer sich drehenden Welle, die aufgrund ihrer langen Erstreckung möglichst auf beiden Seiten zu lagern ist. Dabei müssen die jeweiligen Lager in geeigneter Weise zu einander positioniert sein. Dies erfordert kleine Toleranzen an allen beteiligten Gehäusekomponenten, was bei einer Werkstoff- Umstellung von Metall auf Kunststoff für die Gehäusebauteile zunehmend schwieriger wird.
Bei äußeren Gerotoren kommt es vor, dass es bei der Herstellung zu Materialanhäufungen in den Wandungen der Zähne kommt.
Diese führt bei Kunststoffteilen zu Unebenheiten in der Oberfläche infolge von unterschiedlicher Schrumpfung während der Abkühlphase.
Aus der US 2007/ 0 231 176 A1 ist einen Gerortorpumpe in einem Gehäuse bekannt, wobei der innere Gerotor mit dem Rotor einer elektrischen Maschine verbaut ist.
Aus der WO 2016 149246 A1 ist ein Gerotor bekannt, wobei der äußere Gerotor eine Innenkontur aufweist, die der Außenkontur entspricht.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotormoduls für eine Gerotorpumpe auszubilden, das die Probleme mit der unterschiedlichen Schrumpfung löst.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines Rotormoduls für eine Gerotorpumpe, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:

Aufbau eines Blechpakets eines Rotors mit durchgehenden Stegen,
Fixeren einer Welle im Blechpaket,
Einführen des Blechpakets mit Welle in eine Hülse,
Umspritzen des Blechpakets mit Rotor und Hülse,
Ausbildung eines äußeren Gerotors mit einer Wandstärke innerhalb der Hülse.

Vorteilhafterweise wird die Hülse in einem Spritzgusswerkzeug über Stifte gehalten und so umspritzt.
Dabei wird das Blechpaket des Rotors und die darin enthaltenen Stege beim Umspritzen verfüllt.
Vorteilhafterweise enthält das Blechpaket des Rotors Magnete.
Gelöst wird die Aufgabe des Weiteren mit einem Rotormodul mit einem Blechpaket und einer Welle, wobei das Rotormodul mit einem Kunststoffmaterial umspritzt ist und wobei die Umspritzung einen äußeren Gerotor für eine Gerotorpumpe ausbildet, so dass die gespritzte Wandung des äußeren Gerotors eine gleichmäßige Wandstärke aufweist.
Das Rotormodul weist das Blechpaket und den äußeren Gerotor auf, die mit einer Hülse umgeben sind.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung kombinierten Rotor- äußerer Gerotor im Stand der Technik,
2 schematisch das Umspritzen,
3 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung.

1 zeigt ein Rotormodul 10, wie es im Stand der Technik hergestellt wurde.
Das Rotormodul 10 ist ein Bestandteil einer Gerotorpumpe, die elektrisch angetrieben ist. Das Rotormodul 10 integriert einen elektrischen Rotor 18 und einen äußeren Gerotor 2 der Gerotorpumpe.
Dabei wird, wie in 2 auf der linken Seite dargestellt ist, ein Blechpaket 19 verwendet, in das in dieser Ausführungsform bereits Magnete 4 integriert sind. Das Blechpaket 19 wird bereits mit einer Welle 5 verbunden. Diese vorbereiteten Komponenten werden in einem nächsten Verfahrensschritt mit Kunststoff umspritzt. In 2 auf der rechten Seite ist dabei dargestellt, dass ein Kunststoffkörper 30 hergestellt wurde, der teilweise das Blechpaket 19 durchdringt und das Blechpaket 19 auf beiden Seiten entlang der Welle 5 abdichtet. Zudem wird ein äußerer Gerotor 2 aus diesem Kunststoff gleichzeitig hergestellt. Dieser äußere Gerotor 2 weist eine Innenkontur 2a auf, die in etwa einer Sinuskurve folgt und einzelne Zähne oder Wellenberge ausbildet. Weiterhin weist der äußere Gerotor 2 eine Außenkontur 2b auf, die dem zylindrischen Außenkörper des Rotormoduls 10 entspricht.
Man erkennt in etwa, dass die Wandstärke des Bereiches des äußeren Gerotors 2 durch die Wellenform der Innenkontur zu- und abnimmt.
In 3 wird die erfindungsgemäße Lösung dargestellt. Der äußere Gerotor 2 weist dabei eine Sinuswellenstruktur auf, wobei sowohl die Innenkontur 2a als auch die Außenkontur 2b einer Sinuswelle folgt. Dadurch besitzt der äußere Gerotor 2 eine gleichmäßige Wandstärke d über seinen gesamten Umfang.
Die Wandung mit parallel verlaufender Wellenstruktur wird von einer Hülse 6 umfasst. Diese Hülse 6 erstreckt sich entlang des gesamten Rotors 18 und des Rotorblechpakets 19 und entlang des äußeren Gerotors 2, in Richtung der Drehachseder Welle 5 gesehen
Die Hülse 6 besteht aus einem metallischen Werkstoff oder einem Verbundwerkstoff und wird bei der Herstellung des Rotormoduls 10 in eine Spritzgussform eingelegt.
Für das Herstellungsverfahren des Rotormoduls 10 wird das Rotorpaket, also das Blechpaket 19 mit Magneten 4 und der Welle 5 in das Werkzeug einer Spritzgussmaschine eingelegt. Die Hülse 6 wird über das Blechpaket 19 gestülpt und gegebenenfalls mit Stiften im Spitzgusswerkzeug gehalten. Die Kunststoffbauteile, wie die Böden 7 des Blechpaketes 19, und die durchgehenden Stege 20 werden gleichzeitig mit dem äußeren Gerotor 2 gespritzt, der durch das Werkzeug der Spritzgussmaschine als Sinuskontur mit gleichmäßige Wandstärke d hergestellt wird.
Da das Kunststoffmaterial eine gleichmäßige Wandstärke d im Bereich des äußeren Gerotors 2 aufweist, bereitet der anschließende Schrumpfungsprozess keine Probleme mehr.
Der so entstehende Kunststoffkörper besteht aus den Böden 7, den Stegen 20, die die Böden verbinden und dem äußeren Gerotor 2.
Über die Integration der metallischen Hülse 6 wird ein Kunststoffmetallverbund für das Rotormodul 10 verwendet, wobei ein kostengünstiger Gerotor mit hoher Genauigkeit hergestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

2: Äußerer Gerotor
2a: innerer Kontur
2b: äußerer Kontur
4: Magnet
5: Welle
6: Hülse
7: Boden
10: Rotormodul
18: Rotor
19: Rotor-Blechpaket
20: Steg
30: Kunststoffkörper
d: Wandstärke

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

US 20070231176 A1 [0007]
WO 2016149246 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Rotormoduls (10) für eine Gerotorpumpe mit den Schritten: Aufbau eines Blechpakets (19) eines Rotors (18) mit durchgehenden Stegen (20), Fixeren einer Welle (5) im Blechpaket (19) Einführen des Blechpakets (19) mit Welle (5) in eine Hülse (6) Umspritzen des Blechpakets (19) mit Rotor (18) und Hülse (6) Ausbildung eines äußeren Gerotors (2) mit einer Wandstärke (d) innerhalb der Hülse.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hülse (6) in einem Spritzgusswerkzeug über Stifte gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Blechpaket (19) des Rotors (18) Stege (20) enthält, die beim Umspritzen verfüllt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Blechpaket (19) des Rotors (18) Magnete (4) enthält.
Rotormodul (10) mit einem Blechpaket (19) und einer Welle (5), wobei das Rotormodul (10) mit einem Kunststoffmaterial umspritzt ist und wobei die Umspritzung einen äußeren Gerotor (2) für einen Gerotorpumpe ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die gespritzte Wandung des äußeren Gerotors (2) eine gleichmäßige Wandstärke aufweist.
Rotormodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (19) und der äußerer Gerotor (2) mit einer Hülse (6) umgeben ist.
Rotormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) aus Metall besteht.