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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Pumpe, vorzugsweise eine Getriebeölpumpe, aufweisend eine Pumpeinrichtung, ein Pumpengehäuse, einen Elektromotor, dessen Antriebswelle mit der Pumpeinrichtung gekoppelt ist, einen mit einem Wellenende der Antriebswelle verbundenen Drehpositionsgeber, eine Motoransteuerung zur Ansteuerung des Elektromotors und einen an die Motoransteuerung angeschlossenen Drehpositionssensor.
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Stand der Technik
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Die bekannten Lösungen für das Anbringen der Elektronik und eines als Drehpositionsgeber verwendeten Magnetes in einer elektrischen Getriebeölpumpe mit integrierter Elektronik und sensorbehafteter Ansteuerung beliefen sich unter anderem auf folgende zwei Möglichkeiten. Bei der einen Lösung wurde die Elektronik, in die der Drehpositionssensor (Nehmer) integriert war, am Elektromotor angeflanscht. Der magnetische Drehpositionsgeber wurde direkt auf der Motorwelle in der Nähe des Drehpositionssensors platziert. Als nachteilig daran wird empfunden, dass sich die Elektronik unerwünscht erwärmt. Als alternative Lösung ist bekannt, dass die Elektronik, die zur Ansteuerung des Elektromotors dient, an die Pumpeinrichtung angeflanscht wird. Bei dieser bekannten Lösung befinden sich der Elektromotor und ggf. die Pumpeinrichtung zwischen der zur Motoransteuerung dienenden Elektronik einerseits und dem Drehpositionsgeber und Drehpositionssensor andererseits; da der Drehpositionssensor somit weit von der Elektronik entfernt angeordnet ist, muss er aufwändig elektrisch an die Elektronik angebunden werden.
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Eine Weiterbildung der bekannten Lösungen stellt die
DE 10 2017 210 426 A1 dar. Diese beschreibt eine Pumpe, insbesondere Getriebeölpumpe, aufweisend eine Pumpeinrichtung, ein Pumpengehäuse, das zumindest eine mit der Pumpeinrichtung fluidisch verbundene Pumpkammer berandet. Weiterhin umfasst die Pumpe einen Elektromotor, dessen Antriebswelle mit der Pumpeinrichtung gekoppelt ist, einen mit einem Wellenende der Antriebswelle verbundenen Drehpositionsgeber, eine Motoransteuerung zur Ansteuerung des Elektromotors und einen an die Motoransteuerung angeschlossenen Drehpositionssensor. Dabei ist der Drehpositionsgeber und das Wellenende der Antriebswelle drehbar in dem Pumpengehäuse aufgenommen. Des Weiteren sind eine Ansteuerschaltung der Motoransteuerung und der Drehpositionssensor benachbart zu dem den Drehpositionsgeber aufnehmenden Pumpengehäuse angeordnet. Diese Anordnung soll eine verbesserte Abkühlung der zur Ansteuerung des Elektromotors dienenden Elektronik ermöglichen. Dabei werden ein möglichst kompakter Aufbau der Pumpe und eine möglichst geringe Störanfälligkeit der Ansteuerung gegenüber magnetischen Fremdfeldern erreicht. Ferner lässt sich damit ein möglichst geringer Abstand mit geringen Toleranzen zwischen dem Drehpositionsgeber und dem Drehpositionssensor erreichen sowie eine genaue Erfassung der Drehposition der Antriebswelle des Elektromotors mittels des dazu mit dem Drehpositionsgeber zusammenwirkenden Drehpositionssensors.
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Die Zentrierung des Elektromotorgehäuses zum Pumpengehäuse geschieht hier mit Hilfe des Stators, genauer gesagt am Wickelkopf des Stators. Dies ist in der Regel schwierig, da normaler Weise Drähte und Kontaktelemente und gegebenenfalls die Umspritzung des Stators im Weg sind. Unter Umständen muss das Blechpaket des Stators weit in das Pumpengehäuse hineinragen, um eine ausreichende Zentrierung zu ermöglichen. Dies erhöht aber die axiale Bauhöhe der Anordnung.
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Besonders nachteilig bei dieser Anordnung von Elektromotor beziehungsweise Gehäuse des Elektromotors und Pumpe beziehungsweise Pumpengehäuse ist also, dass nach der Endmontage eventuell die Antriebswelle, der Rotor des Elektromotors und der Rotor der Pumpe nicht optimal zu einander ausgerichtet sind. Dies hat einerseits einen negativen Einfluss auf die Eigenschaft des Magnetfelds des Motors. Andererseits führt ein nicht optimal ausgerichteter Pumpenrotor zu Exzentrizitäten in den Druckkammern der Pumpe und dadurch erhöhte Radialkräfte müssen durch Lager entsprechender Größe kompensiert werden.
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In der Regel muss auch das als Gehäusewand der Elektromotorgehäuses ausgebildet Lagerschild mit dem Stator des Elektromotors ausgerichtet werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Pumpe vorteilhaft weiterzubilden. Vor allem bezweckt die Erfindung eine verbesserte Montage und Demontage, wobei insbesondere die Koaxialität der einzelnen Komponenten der Pumpe im montierten Zustand, bei gleichzeitiger Reduzierung der Anzahl der Komponenten, erhöht wird.
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Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass eine als Lagerschild ausgebildete Gehäusewand des Motorgehäuses im Bereich einer am Rand des Lagerschilds umlaufenden Nut am Rand des Motorgehäuses lösbar angeordnet ist, und dass gleichzeitig das Pumpengehäuse mit einer am Rand des Pumpengehäuses innen umlaufenden Kante am Lagerschild des Elektromotors ebenfalls lösbar angeordnet ist. Dies hat mehrere Vorteile. Die Ausrichtung insbesondere des Motors und der Pumpeinrichtung geschieht am Lagerschild. Das Lagerschild des Motorgehäuses dient zum Einen zur Zentrierung der wesentlichen Komponenten der Pumpe. Zum Anderen dient das Lagerschild als Lager für die Antriebswelle in diesem Bereich, wodurch insbesondere die Anzahl der Komponenten und damit Kosten gespart werden können. Dadurch wird auch die Toleranzkette bezüglich einer möglichen Fehlausrichtung insbesondere der Antriebswelle in der Pumpe reduziert. Insgesamt wird eine Steigerung der Koaxilität bei der Anordnung der Komponenten der Pumpe erreicht.
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Es besteht die Möglichkeit, dass die Antriebswelle durch eine Bohrung in einer zwischen dem Elektromotor und der Pumpeinrichtung angeordneten Gehäusewand geführt ist, wobei auf der Innenseite der Bohrung und/oder auf der in der Bohrung liegenden Außenseite der Welle mäanderförmige Strukturen oder anders geformte Geometrien ausgebildet sind. Bei dieser Gehäusewand kann es sich um das Lagerschild handeln. Mittels der mäanderförmigen Strukturen oder mittels geeignet anders geformter Geometrien kann durch den Druck insbesondere einer Flügelzellenpumpe von bspw. 40 bar Leckageöl von der Pumpe dem Elektromotor zu dessen Kühlung zugeführt werden. Neben der Kühlung des Motors wird außerdem eine Schmierung der Welle und des Gleitlagers erreicht. Die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Elektronik/Ansteuerung kann frei von dem zu pumpenden Fluid, insbesondere Öl, sein. Durch die Gestaltung dieses Designs kann eine sehr kurze Verbindung zwischen dem Elektromotor und seiner zur Ansteuerung dienenden Elektronik erreicht werden.
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Insbesondere ist ein mit einem Wellenende der Antriebswelle verbundener Drehpositionsgeber und insbesondere das Wellenende der Antriebswelle drehbar in dem Pumpengehäuse aufgenommen und es sind eine Ansteuerschaltung der Motoransteuerung und ein an die Motoransteuerung angeschlossener Drehpositionssensor benachbart zu dem den Drehpositionsgeber aufnehmenden Pumpengehäuse angeordnet.
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Dadurch lassen sich mehrere Vorteile erreichen. Einerseits begünstigt eine möglichst eng benachbarte Anordnung der Motoransteuerung zu dem die Pumpkammer berandenden Pumpengehäuse eine Wärmeabfuhr aus der Motoransteuerung, insbesondere aus einer Kommutierungsschaltung, in das Pumpengehäuse und von dort den Wärmeabtransport durch das gepumpte Fluid (vorzugsweise Öl). Andererseits wird in Verbindung damit auch der Vorteil erreicht, dass sich der Drehpositionssensor in nur geringem Abstand von dem Drehpositionsgeber und gleichzeitig in der Nähe der Motoransteuerung befinden kann. Der Drehpositionssensor kann ein genaues, von der sich im Betrieb laufend ändernden Position des Drehpositionsgebers abhängiges Sensorsignal für die Motoransteuerung erzeugen. Es wird ein einfacher und zugleich gegenüber Störeinflüssen insbesondere gegenüber magnetischen Fremdfeldern auf den Drehpositionssensor unempfindlicher Aufbau bei zugleich einfacher und platzsparender Konstruktion, insbesondere bei Verwendung kostengünstiger Materialien, ermöglicht. Ebenfalls kann eine Konstruktion erreicht werden, bei der sich die Pumpe leicht montieren und demontieren lässt.
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Bevorzugt ist, dass ein Abstand zwischen dem Drehpositionssensor und dem Drehpositionsgeber im Bereich von wenigen Millimetern liegt. Da sich ein geringer Abstand zwischen dem Drehpositionsgeber und dem Drehpositionssensor wählen lässt, können auch von der Größe des Abstands abhängige Toleranzen verringert werden. Als zweckmäßig wird angesehen, dass dieser Abstand, insbesondere stufenlos, einstellbar ist, um ein bestmögliches Sensorsignal zu erhalten. Somit kann eine hohe Genauigkeit der Drehpositionserfassung der Antriebswelle erreicht werden. Anstelle von Drehposition könnte auch von Drehlage gesprochen werden.
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Bei der Pumpe kann es sich vorzugsweise um eine Ölpumpe, wie bspw. um eine Getriebeölpumpe handeln. Der Einsatz ist aber nicht hierauf beschränkt, sondern es kommen Anwendungen für alle flüssigen pumpbaren Medien in Betracht, wie zum Beispiel auch eine Anwendung als Wasserpumpe.
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Bevorzugt ist, dass das Pumpengehäuse modular gestaltet ist, d. h. ein Gehäusemodul der Pumpe bildet. Es kann vorzugsweise zwischen einem Motorgehäuse und einem Elektrogehäuse angeordnet sein. Das Pumpengehäuse kann eine Schnittstelle zwischen der Pumpeinrichtung und deren saug- und druckseitigen Pumpkammern einerseits und der Elektronik andererseits darstellen. Das Pumpengehäuse kann einerseits, bspw. gemeinsam mit dem Lagerschild des Elektromotors, ein einen Nassraum darstellenden Pumpenraum für die Pumpeinrichtung und deren Pumpkammern beranden und gleichzeitig, zum Beispiel gemeinsam mit einem Elektrogehäuse, ein einen Trockenraum darstellenden Elektronikraum für die Elektronik bzw. für die Ansteuerung des Elektromotors begrenzen. Insofern handelt es sich um ein multifunktionales modulares Pumpengehäuse. Dadurch, dass das Pumpengehäuse auch zur Berandung des Elektronikraumes, also funktional auch als Elektronikgehäuse dient, kann der gesamte Aufbau und die Montage/Demontage vereinfacht und kostengünstiger gestaltet werden. Zufolge der räumlichen Nähe zwischen dem Drehpositionssensor und der Ansteuerung kann auf die im Stand der Technik erforderliche zusätzliche aufwändige Anbindung der Elektronik an die Sensorik verzichtet werden. Da die Elektronik bzw. die Ansteuerung des Elektromotors zufolge ihres geringen Abstands von der oder den Pumpkammern der Pumpeinrichtung mittels des gepumpten Fluids (vorzugsweise Öl) gekühlt werden kann, kann auf ein sonst benötigtes gesondertes Kühlsystem für die Leistungselektronik verzichtet werden. Auch dies trägt zu einem einfacheren und preiswerteren Aufbau und einer günstigeren Montage/Demontage bei. Ein Vorteil ist außerdem, dass man die Sensorik, welche den Drehpositionsgeber und den Drehpositionssensor umfasst, so auswählen und anordnen kann, dass für sie keine zweite, von der Ansteuerung getrennte Leiterplatte bzw. keine extra elektronische Anbindung benötigt wird. Die Distanz zwischen dem Drehpositionssensor und der Elektronik bzw. Ansteuerung kann verkürzt werden, indem die Elektronik bzw. Ansteuerung in einem von dem Pumpengehäuse berandeten Elektronikbauraum angeordnet ist. Der Elektronikbauraum kann von dem Pumpenraum durch eine Wandung des Pumpengehäuses getrennt sein.
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Bevorzugt ist, dass die Motoransteuerung und der Drehpositionssensor auf einer von dem Elektromotor abgewandten Seite einer die Pumpkammer berandenden Wandung des Pumpengehäuses angeordnet sind. Es besteht die Möglichkeit, dass ein Abstand zwischen Komponenten einer Ansteuerungsschaltung der Motoransteuerung und einer von dem Elektromotor abgewandten, die Pumpkammer berandenden Wandung des Pumpengehäuses im Bereich von wenigen Millimetern liegt oder kleiner als ein Millimeter ist. Mit abnehmendem Abstand und besonders, wenn dieser Abstand ganz entfällt, kann der Wärmeübergang von der Motoransteuerung auf das Pumpengehäuse und das darin geförderte Fluid, vorzugsweise Öl, begünstigt und dadurch vorteilhaft eine Kühlung der Motoransteuerung erreicht werden. Bei der Pumpkammer kann es sich vorzugsweise um eine mit der Pumpeinrichtung fluidisch verbundene Druckkammer (als druckseitige Pumpkammer) des gepumpten Fluids, vorzugsweise von Öl, handeln.
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Als zweckmäßig wird angesehen, dass sich die Antriebswelle durch zumindest eine von ihr antreibbare Komponente der Pumpeinrichtung hindurch erstreckt. Dies begünstigt einen gewünschten geringen Abstand zwischen dem Drehpositionsgeber und somit dem Drehpositionssensor von der Ansteuerung des Elektromotors. Bevorzugt ist, dass der Drehpositionssensor auf einer Leiterplatte, auf der sich eine Ansteuerungsschaltung der Motoransteuerung befindet, montiert ist. Eine zweckmäßige Ausgestaltung wird darin gesehen, dass der Drehpositionsgeber an dem Wellenende der Antriebswelle stirnseitig befestigt ist. Der, vorzugsweise magnetische, Drehpositionsgeber kann auf der Pumpenseite (Nassraum) auf die Antriebswelle montiert sein. Der Drehpositionssensor (Nehmer) kann innerhalb des trockenen Elektronikraumes im Gehäuse sitzen. Vorzugsweise kann der Drehpositionsgeber an der Antriebswelle nachträglich montiert werden, also nachdem die Antriebswelle durch Komponenten der Pumpeinrichtung hindurchgeführt wurde. Dadurch kann der Drehpositionsgeber größere Abmessungen, insbesondere einen größeren Durchmesser, als der im Querschnitt kleinste Durchtritt in der Pumpeinrichtung aufweisen. Dadurch kann die Pumpe auch dann, wenn der Drehpositionssensor vergleichsweise große Abmessungen besitzt, in ihrer radialen Ausdehnung kompakt aufgebaut sein.
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Bevorzugt ist, dass es sich bei dem Drehpositionsgeber um einen Permanentmagnet handelt und dass es sich bei dem Drehpositionssensor um einen Magnetfeldsensor handelt. Wegen der Möglichkeit der nachträglichen Montage kann der Magnet hinreichend groß ausgeführt sein, um ein ausreichend starkes Magnetfeld zu erzeugen. Um einerseits eine genaue axiale Platzierung des Magneten zu ermöglichen und um andererseits eine nachträgliche Demontage der Pumpe zu vereinfachen, besteht die Möglichkeit, dass der Magnet in einem zusätzlichen Element geführt oder gehalten ist. Dieses Element, das als Magnetgehäuse bezeichnet werden kann, hat vorzugsweise an der Schnittstelle zur Antriebswelle einen ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten wie die Antriebswelle. Dies ermöglicht eine sichere, kraftschlüssige Anbindung (insbesondere eine Presspassung) des magnetischen Drehpositionsgebers an die Antriebswelle. Um die Toleranzen der axialen Position des magnetischen Drehpositionsgebers zu dem benachbarten Pumpengehäuse gering zu halten, kann das Magnetgehäuse bei der Montage auf die Antriebswelle auf Maß aufgepresst werden. Zusätzlich ist es durch den gewonnenen Freiheitsgrad in der Magnetgröße möglich, ein kostengünstigeres Magnetmaterial (zum Beispiel Samarium Kobalt) zu verwenden. Da die Pumpe in radialer Richtung kleine Abmessungen besitzen kann, kann auch das Reibmoment der Pumpe gering gehalten werden.
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Bevorzugt ist, dass der Drehpositionssensor so positioniert ist, dass eine gedachte geradlinige Verlängerung der Antriebswelle geometrisch durch den Drehpositionssensor führt. Vorzugsweise ist die von dem Elektromotor abgewandte, den Pumpraum berandenden Wandung des Pumpengehäuses in einem Bereich zwischen dem Drehpositionssensor und dem Drehpositionsgeber dünnwandiger als in seitlich angrenzenden Wandbereichen ausgeführt und besitzt insbesondere eine Dicke von weniger als zwei Millimetern. Bevorzugt ist, dass der Drehpositionssensor und die Ansteuerungsschaltung gemeinsam auf einer Leiterplatte montiert sind. Bei der Leiterplatte kann es sich zum Beispiel um ein sog. Printed Circuit Board (PCB) handeln oder zum Beispiel um einen keramischen Schaltungsträger oder zum Beispiel um Flexfolie oder zum Beispiel um eine Starr-Flexfolie.
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Um einen Wärmeentzug aus der Leistungselektronik der Ansteuerungsschaltung zu begünstigen, ist bevorzugt, dass die Leiterplatte so angeordnet ist, dass sich der Drehpositionssensor und/oder zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauelement der Ansteuerungsschaltung und/oder zumindest ein sonstiges auf der Leiterplatte angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement und/oder zumindest ein zur der Schaltungsebene paralleler Oberflächenbereich der Leiterplatte in wärmeübertragendem direktem oder indirektem Kontakt mit einer von dem Elektromotor abgewandten, die Pumpkammer berandenden Wandung des Pumpengehäuses befindet. Die Leiterplatte kann zum Beispiel mit Transistoren, insbesondere sog. MOSFETs, oder sonstigen elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen bestückt sein. Möglich ist auch eine beidseitige Bestückung der Leiterplatte, insbesondere in der Weise, dass sich Bauelemente an gleicher Position auf den beiden entgegengesetzten Leiterplattenseiten befinden.
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Als zweckmäßige Weiterbildung wird angesehen, dass auf die von dem Elektromotor abgewandte, die Pumpkammer berandende Wandung des Pumpengehäuses außenseitig wärmeübertragend ein Wärmeleiter aufgebracht ist, wobei es sich bei dem Wärmeleiter insbesondere um einen festen oder um einen pastösen oder um einen flüssigen Wärmeleiter handelt, und dass der Drehpositionssensor und/oder zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauelement der Ansteuerungsschaltung und/oder zumindest ein sonstiges auf der Leiterplatte angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement und/oder zumindest ein zur der Schaltungsebene paralleler Oberflächenbereich der Leiterplatte in wärmeübertragendem Kontakt mit dem Wärmeleiter befindet. Bei dem Wärmeleiter kann es sich zum Beispiel um einen Wärmeleitkleber handeln. In Verbindung damit kann ein Dichtkleber aufgebracht werden, wodurch sich eine Abdichtung der Elektronik zum Pumpengehäuse und zur Umwelt erreichen lässt. Die Verwendung eines Wärmeleitklebers sowie eines Dichtklebers zur Entwärmung der Leistungselektronik ermöglicht es, dass bei ausgehärtetem Klebematerial die sonst benötigten Befestigungselemente, wie bspw. Schrauben, Nieten oder dergleichen, weggelassen werden können. Auch dies trägt zu Platz- und Prozesseinsparungen bei.
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Die der Leiterplatte zuweisende, die Pumpkammer berandende Wandung des Pumpengehäuses kann außenseitig einen domartigen Vorsprung oder mehrere domartige Vorsprünge aufweisen. Ein oder mehrere domartige Vorsprünge können die Wärmeübertragung von der Ansteuerungsschaltung, der Leiterplatte oder von sonstigen damit bestückten elektrischen/elektronischen Bauelementen auf die die Pumpkammer berandende Wandung des Pumpengehäuses begünstigen. Die Ansteuerung bzw. Leistungselektronik in Kombination mit einem auf elektronische Feldeinflüsse unempfindlich gewählten Drehpositionssensor ermöglicht es bei einer beidseitigen Bestückung der Leiterplatte, die nahezu parallel übereinander liegt, alle zu kühlenden elektronischen Komponenten innerhalb eines kleinen Bauraumes (bedingt durch die möglichen geringen Abmessungen der Pumpe) optimal zu kühlen. Die Entwärmung der Leistungselektronik kann über einen Wärmeleitkleber in Verbindung mit einem zusätzlichen Dichtkleber (Abdichtung der Elektronik zum Pumpengehäuse und zur Umwelt) erfolgen.
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Die Pumpeinrichtung kann eine Flügelzellenpumpeinrichtung sein. Dies begünstigt ebenfalls einen platzsparenden Aufbau der Pumpe. Alternativ wäre eine Verwendung eines anderen Pumpentyps möglich, zum Beispiel eines G-Rotors.
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Es können sich von dem Pumpengehäuse ausgehend ein Vorsprung oder mehrere Vorsprünge in die Pumpkammer hinein erstrecken, wobei der Vorsprung oder die Vorsprünge so ausgebildet ist oder sind, dass in der Pumpkammer im Betrieb eine laminare oder eine turbulente Strömung begünstigt wird. Auf diese Weise lässt sich ein zur Kühlung günstiger Strömungstyp aktivieren, so dass man von einer aktiven laminaren oder von einer aktiven turbulenten Strömung sprechen kann. Der oder die Vorsprünge können so gestaltet und angeordnet sein, dass ein zum Wärmetransport günstiger Strömungstyp resultiert. Bevorzugt ist zumindest ein domartiger, vorzugsweise ringförmiger, Vorsprung ausgebildet. Vorzugsweise kann das Pumpengehäuse in einem Gießverfahren, bevorzugt im Druckguss-Verfahren, hergestellt sein. Als Material kommt zum Beispiel Aluminium in Betracht, es können aber auch andere Materialien verwendet werden. Indem das Pumpengehäuse vorzugsweise modular ausgebildet ist und an der Pumpe bei Bedarf gegen ein anderes Pumpengehäuse ausgetauscht werden kann, besteht die Möglichkeit, je nach Anforderungen (insbesondere an die Kühlleistung) ein Pumpengehäuse mit dazu passender Geometrie, insbesondere mit dazu passenden, in den Druckraum ragenden Vorsprüngen auszuwählen. Insofern voneinander abweichende Pumpengehäuse können zum Beispiel mittels Anordnung oder durch Weglassen von Wechseleinsätzen im Gießwerkzeug hergestellt werden. Auf diese Weise kann ein Pumpengehäuse bereitgestellt werden, das den im Einzelfall bestehenden Anforderungen gerecht wird und eine wirksame Entwärmung der Ansteuerung, speziell eines Kommutierungskreises, ermöglicht. Durch die insbesondere im Zusammenhang mit Wechseleinsätzen mögliche Anpassung der Kühldomgeometrie ist es möglich, bei einer Variation von unterschiedlichen Leistungshalbleitern und insbesondere dadurch bedingten höheren elektrischen Strömen eine Skalierbarkeit von zur Zeit beispielsweise 700 W auf beispielsweise geschätzte 1500 W Pumpenleistung bei gleichem Gesamtaufbau der elektrischen Pumpe zu erreichen. Es besteht die Möglichkeit einer eventuellen Anpassung eines längeren Blechpaketes im Elektromotor. Dies ist im Rahmen einer modularen Bauweise möglich.
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Bei dem Elektromotor kann es sich um einen, insbesondere einphasigen oder dreiphasigen, bürstenlosen Gleichstrommotor handeln. Als zweckmäßig wird angesehen, dass die Ansteuerungsschaltung Leistungselektronik, insbesondere einen Kommutierungskreis, umfasst, wobei der Kommutierungskreis insbesondere eine B2-Brücke oder eine B6-Brücke oder eine elektrische Beschaltung wie Mittelpunkt-Schaltung oder Vollbrücke aufweist. Der Kommutierungskreis kann als Komponenten bspw. Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, Spulen usw. aufweisen.
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Wie schon ausgeführt wurde, ist bevorzugt, dass sowohl die Pumpe als auch das Pumpengehäuse modular aufgebaut ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Pumpengehäuse an dem Lagerschild des Elektromotors lösbar angebracht ist und dass an einer von dem Elektromotor abgewandten Seite des Pumpengehäuses ein Elektrogehäuse lösbar an dem Pumpengehäuse angebracht ist. Von dem Lagerschild und dem Pumpengehäuse kann ein einen Nassraum darstellender Pumpenraum begrenzt werden, und von dem Pumpengehäuse und dem Elektrogehäuse kann ein einen Trockenraum darstellender Elektronikraum begrenzt werden. Es besteht die Möglichkeit, dass die Phasenleitungen des Elektromotors in radialer Richtung an der höchsten Stelle aus der Pumpe austreten und dort parallel zur Motorachse in Richtung zu der Ansteuerung geführt werden. Dabei kann wahlweise ein lösbares oder ein nicht lösbares Verbindungsglied zwischen Motor und Elektronik eingesetzt werden. Es besteht die Möglichkeit, dass die Pumpeinrichtung eine Druckplatte umfasst, dass die Druckplatte eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die sich die Antriebswelle erstreckt, und dass eine Baugruppe, die den Drehpositionsgeber, bei dem es sich um einen Permanentmagnet handelt, und ein Magnetgehäuse umfasst, einen Durchmesser aufweist, der größer als ein Durchgangsöffnungsdurchmesser in der Druckplatte ist. Für ein ausreichend starkes Magnetfeld muss der Magnet mindestens einen gewissen Durchmesser besitzen. Bevorzugt ist ein Magnetdurchmesser, der größer als 7,5 Millimeter ist. Ein entsprechend großer Durchtritt (Durchgangsöffnung) in der Druckplatte (für eine Montage mit vorinstallierten Magneten) verkleinert allerdings die Dichtfläche zwischen Pumpenrotor und Platte, bzw. bei gleicher Dichtfläche würde die Pumpe radial größer bauen und würde dadurch ungünstigere Reibradien erhalten. Die Auflösung dieses Zielkonfliktes zwischen einem kleinen Durchgangsöffnungsdurchmesser (Durchtrittsdurchmesser) und einem großen Magnetdurchmesser wird durch die in dieser Anmeldung beschriebene Möglichkeit, den Magneten nachträglich zu montieren, erreicht.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Figur, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, weiter beschrieben. Dabei zeigt:
- 1 schematisch in einer Schnittansicht einer Pumpe gemäß dem Stand der Technik.
- 2 schematisch in einer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Pumpe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
- 3 einen Ausschnitt aus 2
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Beschreibung des Stands der Technik
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Mit Bezug auf 1 wird eine Pumpe 1 aus dem Stand der Technik vorgestellt. Es handelt sich um eine Getriebeölpumpe, wie diese zum Beispiel für ein Kraftfahrzeug Verwendung finden kann. Die Pumpe 1 weist eine Pumpeinrichtung 2, ein Pumpengehäuse 3, einen Elektromotor 4, einen Drehpositionsgeber 5, eine Motoransteuerung 6 zur Ansteuerung des Elektromotors 4 sowie einen Drehpositionssensor 7 auf. Die Pumpeinrichtung 2 weist eine Flügelzellenpumpeinrichtung 18 und eine Druckplatte 19 auf. Das Pumpengehäuse 3 berandet die Pumpeinrichtung 2, eine fluidisch damit verbundene druckseitige Pumpkammer 8 und eine fluidisch mit der Pumpeinrichtung 2 verbundene saugseitige Pumpkammer 9. Bei dem Elektromotor 4 handelt es sich in dem Beispiel um einen dreiphasigen, bürstenlosen Gleichstrommotor, der eine Antriebswelle 10, einen damit verbundenen Rotor 11, und einen diesen zylindrisch umgebenden Stator 12 aufweist. Die Antriebswelle 10 ist zur Übertragung von Drehmoment drehsteif mit einem in der schematischen Darstellung von 1 nicht gezeigten rotierenden Zylinder der Flügelzellenpumpeinrichtung 18 verbunden. Der Drehpositionsgeber 5, bei dem es sich im Beispiel um einen Permanentmagnet handelt, ist an einem Wellenende 13 der Antriebswelle 10, das in einer im Durchmesser geringfügig größeren Bohrung 14 in dem Pumpengehäuse drehbar ist, stirnseitig befestigt. Dazu passend handelt es sich bei dem Drehpositionssensor 7 um einen Magnetfeldsensor. Der Drehpositionsgeber 5, bei dem es sich um einen Permanentmagneten handelt, ist in einem zylindrischen Magnetgehäuse 15 fixiert, welches mittels einer Presspassung auf das Wellenende 13 aufgepresst ist, so dass dabei ein gewünschter axialer Abstand zwischen der Stirnwand der Bohrung 14 und der ihr zugewandten Oberfläche des Drehpositionsgebers 5 eingestellt werden kann. Das Wellenende 13 der Antriebswelle 10 und der daran stirnseitig befestigte Drehpositionsgeber 5 sind drehbar in der Bohrung 14 in dem Pumpengehäuse 3 aufgenommen. Die Motoransteuerung 6 und der Drehpositionssensor 7 sind benachbart zu einer von dem Elektromotor 4 abgewandten Wandung 16 des Pumpengehäuses 3, in der sich die Bohrung 14 befindet, angeordnet.
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Damit sich das Wellenende 13 in der dem Drehpositionssensor 7 benachbarten Bohrung 14 in der Wandung 16 befinden kann, erstreckt sich die Antriebswelle 10 durch von ihr antreibbare Komponenten der Pumpeinrichtung 2 hindurch. In dem Beispiel handelt es sich bei den antreibbaren Komponenten um zumindest einen drehbaren Zylinder (Rotor), welcher in sich radiale Führungen ausbildet, in denen gleitend Drehschieber angeordnet sind. Dieser Rotor (oder bei Bedarf mehrere Rotoren) befinden sich innerhalb der nur schematisch wiedergegebenen und insofern schraffierten Flügelzellenpumpeinrichtung 18. Im Weiteren erstreckt sich die Antriebswelle 10 in Richtung zu ihrem Wellenende 13 durch die Druckplatte 19 und von dort weiter bis in die Bohrung 14 hinein.
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Der Drehpositionssensor 7 und die Ansteuerungsschaltung 17 der Motoransteuerung 6 sind gemeinsam auf einer Leiterplatte 20 montiert. Die Leiterplatte 20 ist in eine zu ihr geometrisch passende Ausnehmung 21 in dem Pumpengehäuse 3 eingesetzt und an ihrem Außenrand an der angrenzenden Wandung des Pumpengehäuses 3 befestigt, in dem Beispiel verklebt. Mit 22 ist eine Stromversorgung der Leiterplatte 20 bezeichnet. Des Weiteren sind Signalleitungen 23 an die Leiterplatte 20 angeschlossen; diese können beispielsweise zur Zufuhr von Steuersignalen dienen, um die Drehzahl des Elektromotors 4 zu verändern oder um den Elektromotor 4 ein- oder auszuschalten. In 1 beinhaltet die Ansteuerungsschaltung 17 einen Kommutierungskreis 24, der eine B6-Brücke beinhaltet. Dementsprechend handelt es sich bei dem Elektromotor 4 um einen dreiphasigen Gleichstrommotor. Von dessen drei Phasen U, V, W gehen die einheitlich mit 25 bezeichneten Phasenleitungen aus, die mit der Leiterplatte 20 und der auf ihr gebildeten Ansteuerungsschaltung 17 verbunden sind. Aus der Beschreibung folgt, dass der Elektromotor 4 eine sensorbehaftete Ansteuerung aufweist.
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In der 1 ist vorgesehen, dass auf die von dem Elektromotor 4 abgewandte, die druckseitige Pumpkammer 8 berandende Wandung 16 des Pumpengehäuses 3 außen in mehreren Abschnitten ein Wärmeleiter 26 aufgebracht ist. Die Abschnitte, in denen der Wärmeleiter 26 aufgebracht ist, sind so gewählt, dass der Drehpositionssensor 7, außerdem zwei auf der Leiterplatte 20 angeordnete Transistoren 27 (sog. MOSFETs) sowie mehrere zu der Schaltungsebene parallele Oberflächenbereiche der Leiterplatte 20 in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeleiter 26 und mittels der Wärmeleiters 26 auch in wärmeleitendem Kontakt zu der Wandung 16 stehen. Dabei weist die Wandung 16 auf ihrer der Leiterplatte 20 zugewandten Seite domartige Vorsprünge 28 auf, um den Wärmeübergang zu begünstigen. In dem Beispiel ist des Weiteren vorgesehen, dass sich von der entgegengesetzten Wandseite der Wandung 16 ausgehend ein ebenfalls domartiger Vorsprung 29 in die druckseitige Pumpkammer 8 erstreckt, um darin einen für den Wärmeübergang von der Wandung 16 auf das in der Pumpkammer 8 strömende Fluid (in 1 nicht mit dargestellt) vorteilhaften Strömungstyp (laminar oder turbulent) zu begünstigen.
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In 1 ist die Antriebswelle 10 durch eine Bohrung 30 in einer zwischen dem Elektromotor 4 und der Pumpeinrichtung 2 angeordneten Gehäusewand 31 geführt, wobei es sich bei der Gehäusewand 31 um einen Lagerschild 32 des Elektromotors 4 handelt. Auf der Innenseite der Bohrung 30 sind in dem Beispiel mäanderförmige Vertiefungen (in 1 nicht mit dargestellt) ausgebildet, die geeignet sind, um dem Elektromotor 4 zu dessen Kühlung Leckagefluid aus der Pumpeinrichtung 2 zuzuführen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Pumpengehäuse 3 modular aufgebaut und besitzt mehrere Funktionen. Das Pumpengehäuse 3 ist an dem Lagerschild 32 des Elektromotors 4 lösbar befestigt, und an der von dem Elektromotor 4 abgewandten Seite des Pumpengehäuses 3 ist daran ein Elektrogehäuse 33 lösbar angebracht. Der Elektromotor 4 wird von dem Lagerschild 32 und zusätzlich von einem Motorgehäuse 34 umgeben. Die Antriebswelle 10 ist in der Bohrung 30 gleitend und in einer nicht näher dargestellten Lagerung 35 in dem Motorgehäuse 34 gelagert.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Mit Bezug auf 2 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe 1 vorgestellt.
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Bis auf die Ausgestaltung der Randbereiche des Motorgehäuses 34, des Lagerschilds 31 und des Pumpengehäuses 3 und der entsprechenden relativen Anordnung dieser Komponenten zueinander entspricht der Aufbau der erfindungsgemäßen Pumpe 1 in 2 im Wesentlichen der Pumpe aus dem Stand der Technik in die 1, wobei hier in 2 insbesondere die Vorsprünge in den Pumpenräumen 8 und 9 und die einzelnen Bestandteile des Elektrogehäuses 33 einschließlich deren wärmeleitende Anbindung an das Pumpengehäuse 3 nicht im Detail gezeigt sind.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Randbereiche des Motorgehäuses 34, des Lagerschilds 31 und des Pumpengehäuses 3 und der entsprechenden relativen Anordnung dieser Komponenten zueinander wird in 3 im Detail gezeigt.
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Die als Lagerschild 32 ausgebildete Gehäusewand 31 des Motorgehäuses 34 weist an seinem dem Motorgehäuse 34 zugewandten Rand eine umlaufende Nut 32.1 auf, wobei das Lagerschild 32 im Bereich der Nut 32.1 am Rand 34.1 des Motorgehäuses 34 lösbar angeordnet ist. Auf der dem Motorgehäuse 34 abgewandten Seite des Lagerschilds 32 ist wiederum das Pumpengehäuse 3 mit einer am Rand 3.1 des Pumpengehäuses 3 innen umlaufenden Kante 3.2 am Lagerschild 32 lösbar angeordnet. Somit ist bei der Montage der Komponenten der Pumpe 1 das Lagerschild 32 die Komponente, an der die übrigen Komponenten ausgerichtet, insbesondere zentriert werden. Die nach der Montage auftretenden Axialkräfte wirken insbesondere nicht auf den Stator des Elektromotors, sondern werden am Lagerschild 22 neutralisiert.
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Das Lagerschild 32 des Motorgehäuses 33 beziehungsweise des Elektromotors 4 dient zum Einen zur Zentrierung der wesentlichen Komponenten der Pumpe. Zum Anderen dient das Lagerschild 32 insbesondere auch als Lager für die Antriebswelle 10 in diesem Bereich, wodurch insbesondere durch Wegfall eines entsprechenden Lagers die Anzahl der Komponenten und damit Kosten gespart werden können. Dadurch wird auch die Toleranzkette bezüglich einer möglichen Fehlausrichtung insbesondere der Antriebswelle 10 in der Pumpe 1 reduziert. Insgesamt wird gegenüber dem bekannten Stand der Technik eine Steigerung der Koaxilität bei der Anordnung der Komponenten der erfindungsgemäßen Pumpe erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017210426 A1 [0003]
