DE112020007522T5

DE112020007522T5 - Automotive electric fluid pump

Info

Publication number: DE112020007522T5
Application number: DE112020007522.2T
Authority: DE
Inventors: Steffen Schnurr; Nabil Salim Al-Hasan; Stanislaus Russ; Tobias Grüne; Petra Hagen; Marcel PIOTROWSKI; Sebastian Irmer
Original assignee: Pierburg Pump Technology GmbH
Current assignee: Pierburg Pump Technology GmbH
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2023-07-06
Also published as: WO2022037779A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kraftfahrzeug-Fluidpumpe (10) mit einem Pumpenteil (20) mit einem Pumpenrotor (22),einem Elektromotorteil (32) mit Motorspulen (36) und einem Motorrotor (34), der den Pumpenrotor (22) mechanisch antreibt,einem Elektronikteil (40) mit einer Elektronikkammer (42), die eine elektronische Motorantriebsschaltung (44) zum Kommutieren undAntreiben der Motorspulen (36) und einen Elektronikkammer-Deckel (46) aufweist, der eine Elektronikkammeröffnung (46') der Elektronikkammer (42) fluidisch verschließt, undeinen elektrischen Pumpenanschluss (52; 152), der die elektrische Schnittstelle zwischen der Elektrischen Kraftfahrzeug-Fluidpumpe (10) undeinem komplementären fahrzeugseitigen Gegenanschluss definiert,wobei der Pumpenanschluss (52; 152) mit elektrischen Anschlussverbindungselementen (541, 542, 551, 552) versehen ist, die über elektrische Verbindungsleitungen, die den Kunststoff-Deckelkörper (47) des Elektronikkammer-Deckels (46) durchdringen, elektrisch mit der elektronischen Motorantriebsschaltung (44) verbunden sind,wobei die elektrischen Anschlussverbindungselemente (541, 542, 551, 552) mit der elektronischen Motorantriebsschaltung (44) durch eine Mehrfachsteckverbindungsanordnung (60; 160) aus mehreren Verbindungspaarungen (60'; 160') elektrisch verbunden sind, wobei jede Verbindungspaarung (60'; 160') ein männliches Stiftelement (90; 190) und ein weibliches Buchsenelement (74; 174) aufweist und eine lineare Stift-Buchsen-Achse (APS) definiert,wobei jedes Buchsenelement (74) mit einem separaten konkaven Führungskonus (61) versehen ist, der durch einen Kunststoffkörper definiert ist, wobei die Führungskonusachse (AC) mit der linearen Stift-Buchsen-Achse (APS) identisch ist.The invention relates to an electric motor vehicle fluid pump (10) with a pump part (20) with a pump rotor (22), an electric motor part (32) with motor coils (36) and a motor rotor (34) which mechanically drives the pump rotor (22), an electronics section (40) having an electronics chamber (42) having electronic motor drive circuitry (44) for commutating and driving the motor coils (36) and an electronics chamber cover (46) fluidly communicating an electronics chamber opening (46') of the electronics chamber (42). closes, and an electrical pump connection (52; 152) which defines the electrical interface between the electric motor vehicle fluid pump (10) and a complementary vehicle-side mating connection, the pump connection (52; 152) being connected to electrical connection connecting elements (541, 542, 551, 552) is provided, which are electrically connected to the electronic motor drive circuit (44) via electrical connecting lines which penetrate the plastic cover body (47) of the electronics chamber cover (46), the electrical connection connecting elements (541, 542, 551, 552) with the electronic motor drive circuit (44) through a multiple connector assembly (60; 160) of a plurality of connection pairs (60'; 160'), each connection pair (60'; 160') having a male pin member (90; 190) and a female socket member (74; 174) and a linear pin socket axis (APS), each bushing member (74) being provided with a separate concave guide cone (61) defined by a plastic body, the guide cone axis (AC) being identical to the pin-socket linear axis (APS). .

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kraftfahrzeug-Fluidpumpe zum Pumpen eines Fluids, vorzugsweise eines Gases oder noch bevorzugter von Luft, zur Erzeugung eines Vakuums für einen pneumatischen Aktuator, z.B. einen pneumatischen Bremskraftverstärker.The invention relates to an automotive electric fluid pump for pumping a fluid, preferably a gas or more preferably air, to create a vacuum for a pneumatic actuator, such as a pneumatic brake booster.

Elektrische Kraftfahrzeug-Fluidpumpen werden im Allgemeinen durch das Gleichstromnetz des Automobils angetrieben und sind vorzugsweise elektronisch kommutiert. Die elektrische Kraftfahrzeug-Fluidpumpe ist mit einem Pumpenteil, einem gekapselten Elektromotorteil, der den Pumpenrotor antreibt und mit einer oder mehreren Motorspulen zum Antreiben des Motorrotors versehen ist, und mit einem Elektronikteil ausgestattet, der eine elektronische Motorantriebsschaltung zum elektrischen Treiben der Motorspulen aufweist.Automotive electric fluid pumps are generally powered by the automobile's DC power supply and are preferably electronically commutated. The automotive electric fluid pump is equipped with a pump part, a canned electric motor part that drives the pump rotor and is provided with one or more motor coils for driving the motor rotor, and an electronic part that has an electronic motor drive circuit for electrically driving the motor coils.

DE 11 2014 001 518 T5 offenbart einen typischen Aufbau einer Elektrischen Kraftfahrzeug-Fluidpumpe mit einem Elektronikteil, der durch eine Elektronikkammer definiert ist, die eine elektronische Motorantriebsschaltung aufweist. Die axiale Öffnung der Elektronikkammer wird durch einen separaten Deckel verschlossen. Der Deckel ist mit einem integrierten elektrischen Pumpenanschluss für den elektrischen Anschluss eines entsprechenden elektrischen Gegensteckers des elektrischen und elektronischen Schaltkreises des Automobilprodukts versehen. Der Pumpenanschluss ist mit elektrischen Anschlusselementen ausgestattet, die durch Anschlussstifte definiert sind. Die Anschlussstifte sind durch mehrere elektrische Stiftkörper definiert, die direkt mit einer Leiterplatte der elektronischen Motorantriebsschaltung elektrisch verbunden sind. Bei der Anordnung des Deckels der Elektronikkammer mit dem Pumpengehäuse müssen die distalen Endspitzen der elektrischen Stiftkörper zunächst sorgfältig auf die betreffenden Öffnungen im Deckel ausgerichtet werden, bevor der Deckel axial montiert und am Öffnungsrand der Elektronikkammer befestigt werden kann. DE 11 2014 001 518 T5 discloses a typical construction of an automotive electric fluid pump having an electronics portion defined by an electronics chamber containing electronic motor drive circuitry. The axial opening of the electronics chamber is sealed with a separate cover. The cover is provided with an integrated electrical pump connector for electrical connection of a mating electrical connector of the electrical and electronic circuit of the automotive product. The pump connector is equipped with electrical connectors defined by connector pins. The connector pins are defined by a plurality of electrical pin bodies that are electrically connected directly to a printed circuit board of the electronic motor drive circuit. In assembling the electronics chamber lid to the pump housing, the distal end tips of the electrical pin bodies must first be carefully aligned with the appropriate openings in the lid before the lid can be axially assembled and secured to the opening rim of the electronics chamber.

Da jeder Automobilhersteller unterschiedliche elektrische Gegenstecker mit unterschiedlichen Stiftgrößen, unterschiedlichen seitlichen Stiftabständen et cetera hat, muss nicht nur der Elektronikkammer-Deckel, sondern auch die Leiterplatte individuell an jeden Automobilhersteller angepasst werden.Since every automobile manufacturer has different electrical mating connectors with different pin sizes, different lateral pin spacing, etc., not only the electronics chamber cover, but also the circuit board must be individually adapted to each automobile manufacturer.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Anpassbarkeit des elektrischen Pumpenanschlusses einer Elektrischen Kraftfahrzeug-Fluidpumpe für unterschiedliche Automobilhersteller zu erleichtern und zu verbessern.It is an object of the invention to facilitate and improve the adaptability of the electric pump connection of an automotive electric fluid pump for different automobile manufacturers.

Diese Aufgabe wird mit einer elektrischen Kraftfahrzeug-Fluidpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with an electric motor vehicle fluid pump having the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße elektrische Kraftfahrzeug-Fluidpumpe ist mit einem Pumpenteil, einem Elektromotorteil und einem Elektronikteil ausgestattet. Der Pumpenteil weist einen Pumpenrotor auf, der ein Strömungspumpenrotor oder ein Verdrängungspumpenrotor sein kann. Der Elektromotorteil weist vorzugsweise statische Motorspulen und einen Motorrotor auf, wobei der Motorrotor vorzugsweise permanent magnetisiert ist. Der Elektronikteil weist eine elektronische Motorantriebsschaltung zur Kommutierung und zum Treiben der elektromagnetischen Motorspulen auf. Die elektronische Motorantriebsschaltung ist vorzugsweise im Wesentlichen durch eine Leiterplatte definiert, die in einer Querebene der Pumpe senkrecht zur Rotationsachse des Rotors der elektrischen Fluidpumpe liegt. Die elektronische Motorantriebsschaltung ist in einer Elektronikkammer angeordnet, die durch einen separaten Elektronikkammer-Deckel verschlossen wird, wodurch eine Elektronikkammeröffnung verschlossen wird, die vorzugsweise am distalen Pumpenende vorgesehen ist und vorzugsweise in einer Querebene der elektrischen Fluidpumpe liegt.The electric motor vehicle fluid pump according to the invention is equipped with a pump part, an electric motor part and an electronic part. The pump part has a pump rotor, which can be a flow pump rotor or a positive displacement pump rotor. The electric motor part preferably has static motor coils and a motor rotor, the motor rotor preferably being permanently magnetised. The electronics section includes electronic motor drive circuitry for commutation and driving of the electromagnetic motor coils. The electronic motor drive circuitry is preferably defined substantially by a printed circuit board lying in a transverse plane of the pump perpendicular to the axis of rotation of the rotor of the electric fluid pump. The electronic motor drive circuitry is located in an electronics chamber which is closed by a separate electronics chamber lid, thereby closing an electronics chamber opening preferably provided at the pump distal end and preferably lying in a transverse plane of the electric fluid pump.

Die elektrische Fluidpumpe ist mit einem Pumpenanschluss ausgestattet, der die elektrische und elektronische Schnittstelle zwischen der elektrischen Fluidpumpe und einem komplementären automobilseitigen Gegenanschluss definiert, der nicht Teil der elektrischen Fluidpumpe ist. Der Pumpenanschluss ist mit mehreren steifen elektrischen Anschlussverbindungselementen versehen, die über elektrische Verbindungsleitungen, die den Kunststoff-Deckelkörper des Deckels der Elektronikkammer durchdringen, mit der elektronischen Motorantriebsschaltung elektrisch verbunden sind.The electric fluid pump is equipped with a pump connector that defines the electrical and electronic interface between the electric fluid pump and a complementary mating connector on the automotive side that is not part of the electric fluid pump. The pump connector is provided with a plurality of rigid electrical terminal connectors which are electrically connected to the electronic motor drive circuitry via electrical connection wires penetrating the plastic cover body of the electronics compartment cover.

Erfindungsgemäß ist eine zusätzliche interne elektromechanische Schnittstelle zwischen dem Elektronikkammer-Deckel und der elektronischen Motorantriebsschaltung vorgesehen. Die zusätzliche elektromechanische Schnittstelle ist durch eine Mehrfachsteckverbindung aus mehreren Verbindungspaarungen definiert, wobei jede Verbindungspaarung ein Stiftelement und ein entsprechendes Buchsenelement aufweist. Die zusätzliche elektromechanische Schnittstelle zwischen der elektronischen Motorantriebsschaltung und dem Elektronikkammer-Deckel ermöglicht eine vollständige individuelle Anpassung des Pumpenanschlusses an den entsprechenden Gegenstecker, ohne dass die elektronische Motorantriebsschaltung umgestaltet werden muss, da die physikalische Gestaltung der Mehrfachsteckverbindung standardisiert ist und daher immer gleich bleiben kann.According to the invention, an additional internal electromechanical interface is provided between the electronics compartment cover and the electronic motor drive circuitry. The additional electromechanical interface is defined by a multi-plug connection of a plurality of connection pairs, each connection pair having a pin element and a corresponding socket element. The additional electromechanical interface between the electronic motor drive circuit and the electronics chamber cover allows for full customization of the pump connector to the mating connector without having to redesign the electronic motor drive circuit, since the physical layout of the multi-connector is standardized and can therefore always remain the same.

Ein elektrisches Gerät im Automobil arbeitet in der Regel unter extremen Umgebungsbedingungen mit im Allgemeinen hohen Temperaturspannen, harten mechanischen Stößen und ständigen Vibrationen, so dass besondere Maßnahmen vorgesehen werden müssen, um eine gute elektrische Qualität der elektrischen Schnittstelle zu gewährleisten. Die mehrfache elektrische Presspassungs-Verbindungsanordnung zwischen dem Elektronikkammer-Deckel und der elektronischen Motorantriebsschaltung bietet eine solche zuverlässige elektrische Schnittstelle. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die interne Schnittstelle keine stoffschlüssige Verbindungstechnik wie Löten oder Schweißen vorgesehen. Die Presspassungstechnik setzt voraus, dass die männlichen Stiftelemente und die entsprechenden weiblichen Buchsenelemente während des Zusammenbaus, d.h. während der Montage des Deckels der Elektronikkammer an der Öffnung der Elektronikkammer des Pumpengehäuses, perfekt miteinander fluchten müssen.An automotive electrical device usually works under extreme environmental conditions, with generally high temperature ranges, severe mechanical shocks and constant vibrations, so special measures must be taken to ensure good electrical quality of the electrical interface. The multiple press-fit electrical connection arrangement between the electronics compartment cover and the motor drive electronic circuitry provides such a reliable electrical interface. According to the present invention, no integral connection technology such as soldering or welding is provided for the internal interface. The press-fit technique requires that the male pin members and the corresponding female socket members must be perfectly aligned during assembly, ie, during the mounting of the electronics compartment cover to the electronics compartment opening of the pump housing.

Erfindungsgemäß ist jedes Buchsenelement mit einem separaten konkaven Führungskonus versehen, der durch einen Kunststoffkörper definiert ist, wobei die Führungskonusachse mit der linearen Stift-Buchse-Achse des männlichen Stiftelements und des entsprechenden weiblichen Buchsenelements identisch ist. Während des Zusammenbaus müssen die männlichen Stiftelemente und die weiblichen Buchsenelemente der Paarungselemente zunächst nur grob miteinander fluchten. Während der axialen Zusammenbau-Bewegung des Elektronikkammer-Deckels in Bezug auf die Elektronikkammer-Öffnung werden die männlichen Stiftelemente durch die konkaven Führungskegel mit den weiblichen Buchsenelementen ausgerichtet, so dass keine ausgeklügelte und präzise aktive Ausrichtungseinrichtung für die präzise aktive Ausrichtung der Verbindungspaarungen der Mehrfachverbindungsanordnung erforderlich ist.According to the invention, each socket element is provided with a separate concave guide cone defined by a plastic body, the guide cone axis being identical to the linear pin-socket axis of the male pin element and the corresponding female socket element. During assembly, the male pin and female socket members of the mating members need only be roughly aligned at first. During axial assembly movement of the electronics chamber lid relative to the electronics chamber opening, the male pin members are aligned with the female socket members by the concave guide cones, eliminating the need for sophisticated and precise active alignment equipment for precise active alignment of the connector matings of the multiple connector assembly .

Der konkave Führungskonus ist nicht notwendigerweise exakt konisch im geometrischen Sinne, aber er ist geeignet, das männliche Stiftelement perfekt in das weibliche Buchsenelement zu führen. Die zentrale Achse des Führungskegels ist identisch mit der linearen Stift-Buchsen-Achse. The concave guide cone is not necessarily exactly conical in the geometric sense, but it is suitable for guiding the male pin element perfectly into the female socket element. The central axis of the guide cone is identical to the linear pin-socket axis.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die weiblichen Buchsenelemente dauerhaft in den Kunststoff-Deckelkörper eingebettet und fixiert. Der Führungskonus wird durch den Kunststoff-Deckelkörper definiert, wobei die männlichen Stiftelemente dauerhaft an einer Leiterplatte der elektronischen Motorantriebsschaltung befestigt sind. Da der Kunststoff-Deckelkörper die Führungskonen bildet, ist kein separates zusätzliches Bauteil erforderlich, um die Führungskonen zu definieren.According to a preferred embodiment of the invention, the female socket elements are permanently embedded and fixed in the plastic cover body. The guide cone is defined by the plastic cover body with the male pin members permanently attached to a motor drive electronic circuit board. Since the plastic cover body forms the guide cones, no separate additional component is required to define the guide cones.

Alternativ sind die Buchsenelemente dauerhaft auf einer Leiterplatte der elektronischen Motorantriebsschaltung befestigt, und die Führungskonen werden durch einen separaten Kunststoff-Führungskörper definiert, der dauerhaft auf der Leiterplatte befestigt ist. Die Führungskonen fluchten axial mit den weiblichen Buchsenelementen.Alternatively, the socket members are permanently affixed to a motor drive electronic circuit board and the guide cones are defined by a separate plastic guide body permanently affixed to the circuit board. The guide cones are axially aligned with the female bushing elements.

Vorzugsweise sind die elektrischen Anschlussverbindungselemente und die deckelseitigen Buchsenelemente oder die deckelseitigen Stiftelemente jeweils durch einen einzigen Metallleiterkörper definiert. Der Metallleiterkörper definiert sowohl das elektrische Anschlussverbindungselement als auch das deckelseitige Paarungselement, bei dem es sich um das Stift- oder Buchsenelement handeln kann.Preferably, the electrical terminal connection elements and the cover-side socket elements or the cover-side pin elements are each defined by a single metal conductor body. The metal conductor body defines both the electrical terminal connection element and the cover-side mating element, which may be the male or female element.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ein flexibles elektrisches Kabel am Deckel der Elektronikkammer befestigt und befindet sich im Wesentlichen außerhalb des Pumpengehäuses. Der Pumpenanschluss befindet sich am distalen Ende des flexiblen elektrischen Kabels, wobei das proximale Ende des flexiblen elektrischen Kabels elektrisch mit der Mehrfachsteckverbindung verbunden ist. Diese Ausführungsform ermöglicht die Verwendung eines standardisierten Elektronikkammer-Deckels, wobei nur der elektrische Pumpenanschluss am distalen Ende des flexiblen elektrischen Kabels an verschiedene Typen entsprechender Gegenstecker angepasst werden muss. Das flexible Anschlusskabel bietet eine hohe Flexibilität für den Einbauort und die räumliche Ausrichtung der Pumpe im Automobilprodukt.In an alternative embodiment of the invention, a flexible electrical cable is attached to the lid of the electronics chamber and is located substantially outside the pump housing. The pump connector is at the distal end of the flexible electrical cable, with the proximal end of the flexible electrical cable being electrically connected to the multipoint connector. This embodiment enables the use of a standardized electronics chamber cover, with only the electrical pump connection at the distal end of the flexible electrical cable having to be adapted to different types of corresponding mating connectors. The flexible connection cable offers a high level of flexibility for the installation location and the spatial alignment of the pump in the automotive product.

Vorzugsweise werden die proximalen Drahtenden des flexiblen elektrischen Kabels elektrisch dauerhaft direkt durch Löten oder Schweißen mit dem entsprechenden deckelseitigen Metallelement der Verbindungspaarung verbunden, das das männliche Stiftelement oder das weibliche Buchsenelement sein kann. Die mechanische und elektrische Löt- oder Schweißverbindung zwischen dem proximalen Drahtende und dem entsprechenden Metallelement ist vorzugsweise vollständig in den Kunststoff-Deckelkörper der Elektronikkammer eingebettet.Preferably, the proximal wire ends of the flexible electrical cable are permanently electrically connected directly by soldering or welding to the corresponding cap metal element of the connection mating, which may be the male pin element or the female socket element. The mechanical and electrical soldering or welding connection between the proximal end of the wire and the corresponding metal element is preferably completely embedded in the plastic cover body of the electronics chamber.

Noch bevorzugter ist die Außenfläche eines Kunststoff-Kabelisolationskörpers des flexiblen elektrischen Kabels mit dem Kunststoff-Deckelkörper so verbondet, dass eine fluiddichte Verbindung realisiert ist und keine Flüssigkeit oder Feuchtigkeit durch die Grenzfläche zwischen dem Kabelisolationskörper und dem entsprechenden Öffnungsrand des Elektronikkammer-Deckels dringen kann.Even more preferably, the outer surface of a plastic cable insulation body of the flexible electric cable is bonded to the plastic cover body in such a way that a fluid-tight connection is realized and no liquid or moisture can penetrate through the interface between the cable insulation body and the corresponding opening edge of the electronics chamber cover.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Buchsenelemente mit einem kreisförmigen Verbindungsauge versehen, in das das Stiftelement hineingedrückt wird, so dass die Verbindungspaarungen der Mehrfachsteckverbindung Einpressverbindungen sind. Die äußere Querschnittskontur des unverbundenen männlichen Stiftelements ist teilweise größer als die kreisförmige Verbindungsaugekontur des weiblichen Buchsenelements, so dass die elektrische Verbindung zwischen dem Buchsenelement und dem Stiftelement durch eine duktile Verformung des Buchsenelements und des entsprechenden Stiftelements realisiert wird. Diese Art der elektrischen Verbindung bietet eine hohe elektrische Zuverlässigkeit, erfordert aber wiederum eine sehr hohe Genauigkeit des Ausrichtvorgangs, bevor das männliche Stiftelement am kreisförmigen Verbindungsauge des Buchsenelements ankommt. Vorzugsweise könnte der Verbindungsabschnitt des männlichen Stiftelements mit einer schlitzartigen Öffnung versehen sein, um einen elastischeren und verformbareren Kontaktabschnitt des männlichen Stiftelements zu schaffen.According to a preferred embodiment, the bushing elements are provided with a circular Connection eye provided, into which the pin element is pressed, so that the connection pairings of the multiple plug connection are press-in connections. The outer cross-sectional contour of the unmated male pin member is partially larger than the circular mating eye contour of the female socket member so that the electrical connection between the socket member and the pin member is realized by a ductile deformation of the socket member and the corresponding pin member. This type of electrical connection offers high electrical reliability, but again requires very high accuracy of the alignment process before the male pin element arrives at the circular connection eyelet of the female element. Preferably, the connecting portion of the male pin member could be provided with a slit-like opening to provide a more resilient and deformable contact portion of the male pin member.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Deckel der Elektronikkammer axial an einer Wand des Pumpengehäuses in Richtung einer Achse der Baugruppe montiert, die parallel zur Achse des Führungskonus und der Achse des Stiftelements verläuft. Mit anderen Worten: Die Montagerichtung des Deckels der Elektronikkammer in Bezug auf das Pumpengehäuse ist identisch mit der Montagerichtung der Mehrfachsteckverbindung. Daher können die Ausrichtungseigenschaften der Führungskonen sowohl zum Ausrichten der Buchsenelemente mit den Stiftelementen der Verbindungspaarungen als auch zum Ausrichten des Elektronikkammer-Deckels mit der Öffnung der Elektronikkammer genutzt werden. Es ist nicht notwendig, ein ausgeklügeltes und komplexes aktives Führungsmittel für die Führung des Deckels in die entsprechende Öffnung des Pumpengehäuses vorzusehen.According to a preferred embodiment, the cover of the electronics chamber is mounted axially on a wall of the pump housing in the direction of an axis of the assembly which is parallel to the axis of the guide cone and the axis of the pin element. In other words: the mounting direction of the cover of the electronics chamber in relation to the pump housing is identical to the mounting direction of the multiple plug connection. Therefore, the alignment properties of the guide cones can be used both for aligning the socket elements with the pin elements of the connection pairs and for aligning the electronics chamber cover with the opening of the electronics chamber. It is not necessary to provide a sophisticated and complex active guiding means for guiding the cover into the corresponding opening of the pump body.

Vorzugsweise ist die axiale Führungslänge der Baugruppe für den Deckel nicht größer als die Länge der Spitze des Stiftelements distal von der Konusbodenebene. Die Führungslänge der Baugruppe ist die axiale Länge zwischen der anfänglichen Kontaktposition des Deckels in der Öffnung der Elektronikkammer und der endgültigen Ruheposition des Deckels in der Öffnung der Elektronikkammer. Die Länge der Stiftspitze distal der Konusbodenebene ist die Länge der Stiftspitze, die sich „stromabwärts“ der Konusbodenebene befindet. Die Konusbodenebene ist die Konusebene direkt am weiblichen Buchsenelement. Mit diesen beanspruchten geometrischen Verhältnissen ist gewährleistet, dass während des Zusammenbaus die Verbindungspaarungen der Verbindungsanordnung bereits perfekt miteinander gefluchtet sind, bevor der Elektronikkammer-Deckel mit dem Rand der Elektronikkammer-Öffnung in physischen Kontakt kommt.Preferably, the axial guidance length of the assembly for the cap is no greater than the length of the tip of the pin member distal to the cone bottom plane. The lead length of the assembly is the axial length between the initial contact position of the lid in the opening of the electronics compartment and the final resting position of the lid in the opening of the electronics compartment. The length of the pen tip distal to the cone bottom plane is the length of the pen tip that is "downstream" from the cone bottom plane. The cone bottom plane is the cone plane directly on the female bushing member. With these claimed geometric relationships, it is ensured that the connection pairings of the connection arrangement are already perfectly aligned with one another during assembly before the electronics chamber cover comes into physical contact with the edge of the electronics chamber opening.

Während des Zusammenbaus wird der Elektronikkammer-Deckel aktiv axial bewegt und ist radial passiv beweglich, so dass der Deckel durch die Führungskonen, in die die männlichen Stiftelemente eintauchen, zum Pumpengehäuse ausgerichtet wird, bevor der Deckel am Öffnungsrand der Elektronikkammer ankommt. Es ist keine ausgeklügelte Baugruppe erforderlich, um die Verbindungspaarungen und den Deckel perfekt und präzise aktiv mit dem Pumpengehäuse miteinander zu fluchten.During assembly, the electronics chamber cover is actively moved axially and is passively movable radially, so that the cover is aligned with the pump housing by the guide cones into which the male pin elements dip, before the cover arrives at the opening edge of the electronics chamber. No sophisticated assembly is required to actively align the linkage matings and cover perfectly and precisely with the pump body.

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 schematisch einen Längsschnitt einer elektrischen Fluidpumpe für Kraftfahrzeuge mit einer mehrfachen Steckverbindungsanordnung an einem Elektronikkammer-Deckel zeigt,
2 ein Detail der Verbindungspaarung II der Mehrfachsteckverbindung aus 1 zeigt, die 3a bis 3c eine Detailansicht eines männlichen Stiftelements und eines weiblichen Buchsenelements der Verbindungspaarung aus 2 zeigen,
4 eine zweite Ausführungsform eines Elektronikkammer-Deckels mit einem flexiblen elektrischen Kabel und einem Pumpenanschluss am distalen Kabelende zeigt,
5 eine weitere Ausführungsform der Mehrfachsteckverbindung, die an einer Leiterplatte der elektronischen Motorantriebsschaltung vorgesehen ist, zeigt, und
6 einen separaten Kunststoff-Führungskörper der MehrfachSteckverbindung aus 5 zeigt.

Several embodiments of the invention are described with reference to the accompanying drawings, in which:

1 schematically shows a longitudinal section of an electric fluid pump for motor vehicles with a multiple plug-in connection arrangement on an electronics chamber cover,
2 a detail of the connection pairing II of the multiple plug connection 1 show the 3a until 3c Figure 12 shows a detailed view of a male pin element and a female socket element of the connection pairing 2 show,
4 shows a second embodiment of an electronics chamber cover with a flexible electrical cable and a pump connection at the distal end of the cable,
5 shows another embodiment of the multiple connector provided on a circuit board of the electronic motor drive circuit, and
6 a separate plastic guide body of the multiple plug connection 5 shows.

1 zeigt den allgemeinen Aufbau einer elektrischen Kraftfahrzeug-Fluidpumpe 10, die mit Gleichspannung aus einem Kraftfahrzeug-Stromkreis versorgt wird und die von einer elektronischen Steuereinrichtung eines Kraftfahrzeugprodukts geregelt wird. Die Fluidpumpe 10 ist mit einem Pumpenteil 20 ausgestattet, der einen Pumpenrotor 22, einen Elektromotorteil 32 und einen Elektronikteil 40 mit einer Elektronikkammer 42 aufweist, die eine elektronische Motorantriebsschaltung 44 besitzt. Der Elektromotorteil 32 und der Elektronikteil 40 bilden zusammen einen elektronisch kommutierten Motor 30. Der Pumpenteil 20 ist mit einem fluidischen Pumpeneinlass 11 und einem fluidischen Pumpenauslass 12 versehen. Der Pumpenrotor 22 ist durch einen rotierenden Rotorkörper 24 definiert, der mehrere verschiebbare Rotorflügel 26 trägt, so dass der Pumpenteil 20 vom Typ Verdrängerpumpe ist. 1 Figure 1 shows the general structure of an automotive electric fluid pump 10 which is powered by DC power from an automotive circuit and is controlled by an electronic controller of an automotive product. The fluid pump 10 is equipped with a pump section 20 which includes a pump rotor 22, an electric motor section 32 and an electronics section 40 with an electronics chamber 42 having electronic motor drive circuitry 44 therein. The electric motor part 32 and the electronics part 40 together form an electronically commutated motor 30. The pump part 20 is provided with a fluidic pump inlet 11 and a fluidic pump outlet 12. The pump rotor 22 is defined by a rotating rotor body 24 which supports a plurality of translatable rotor blades 26 such that the pump section 20 is of the positive displacement pump type.

Der Elektromotorteil 32 ist mit mehreren statischen elektromagnetischen Motorspulen 36 und einem drehbaren Motorrotor 34 ausgestattet, der den mitdrehenden Pumpenrotor 22 mechanisch antreibt. Der Motorrotor 34 ist permanent magnetisiert. Der Motorrotor 34 und der Pumpenrotor 22 drehen sich koaxial um eine Längsachse A des Pumpenrotors.The electric motor section 32 is equipped with a plurality of static electromagnetic motor coils 36 and a rotatable motor rotor 34 which mechanically drives the co-rotating pump rotor 22 . The motor rotor 34 is permanently magnetized. The motor rotor 34 and the pump rotor 22 rotate coaxially about a longitudinal axis A of the pump rotor.

Der Elektronikteil 40 weist eine Elektronikkammer 42 auf, in der eine elektronische Motorantriebsschaltung 44 zur Kommutierung und elektrischen Ansteuerung der Motorspulen 36 über elektrische Motorspulenzuleitungen 37 untergebracht ist. Die elektronische Motorantriebsschaltung 44 ist im Wesentlichen durch eine bestückte Leiterplatte 44' definiert, die in einer senkrecht zur Pumpenrotorachse A verlaufenden Querebene liegt. Die Leiterplatte 44' weist mehrere Leistungshalbleiter zur Ansteuerung der Motorspulen 36 auf.The electronics part 40 has an electronics chamber 42 in which an electronic motor drive circuit 44 for commutation and electrical activation of the motor coils 36 via electrical motor coil leads 37 is accommodated. The motor drive electronic circuitry 44 is generally defined by an assembled printed circuit board 44' lying in a transverse plane perpendicular to the pump rotor axis A . The printed circuit board 44 ′ has a number of power semiconductors for controlling the motor coils 36 .

Die Fluidpumpe 10 ist im Wesentlichen mit einem zylindrischen Pumpengehäuse 10' ausgestattet. Das Pumpengehäuse 10' bildet die zylindrische Gehäuseseitenwand 45 der Elektronikkammer 42, wobei die zylindrische Gehäuseseitenwand 45 eine im Wesentlichen kreisförmige axiale Förderkammeröffnung 46' bildet, die durch einen montierten Elektronikkammer-Deckel 46 mechanisch und fluidisch verschlossen ist. Der Elektronikkammer-Deckel 46 ist durch einen komplexen Kunststoff-Deckelkörper 47 definiert.The fluid pump 10 is essentially equipped with a cylindrical pump housing 10'. The pump housing 10' forms the cylindrical housing side wall 45 of the electronics chamber 42, the cylindrical housing side wall 45 forming a substantially circular axial delivery chamber opening 46' which is mechanically and fluidically closed by a fitted electronics chamber cover 46. The electronics chamber lid 46 is defined by a complex plastic lid body 47 .

In der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform ist in den Deckelkörper 47 auch ein Pumpenanschluss 52 mit mehreren elektrischen Anschlussverbindungselementen 541, 542, 551, 552 integriert, die über elektrische Verbindungsleitungen, die den Kunststoff-Deckelkörper 47 durchdringen, mit der elektronischen Motorantriebsschaltung 44 elektrisch verbunden sind. Der Deckel 46 weist außerdem eine Mehrfachsteckverbindung 60 mit mehreren Verbindungspaarungen 60' auf. Jede Verbindungspaarung 60' weist ein männliches Stiftelement 90 und ein entsprechendes weibliches Buchsenelement 74 auf, die zusammen eine lineare Stift-Buchsen-Achse APS definieren. Die elektrischen Anschlussverbindungselemente 541,542,551,552 und die entsprechenden deckelseitigen Buchsenelemente 74 sind jeweils durch einen einzigen Metallleiterkörper 70 definiert, der in den 3a und 3c dargestellt ist. Der distale Endabschnitt 54 des Metallleiterkörpers 70 definiert das entsprechende elektrische Anschlussverbindungselement 541, 542, 551, 552, wobei das proximale Leiterkörperende das entsprechende Buchsenelement 74 definiert.In the in the 1 and 2 In the first embodiment shown, the cover body 47 also integrates a pump connector 52 with a plurality of electrical connection connectors 541, 542, 551, 552, which are electrically connected to the electronic motor drive circuit 44 via electrical connection lines penetrating the plastic cover body 47. The cover 46 also has a multiple plug connection 60 with a plurality of connection pairs 60'. Each mating connector 60' includes a male pin member 90 and a corresponding female socket member 74 which together define a pin-socket linear axis APS. The electrical terminal connection elements 541,542,551,552 and the corresponding cover-side socket elements 74 are each defined by a single metal conductor body 70, which is in the 3a and 3c is shown. The distal end portion 54 of the metal conductor body 70 defines the corresponding electrical terminal connection element 541, 542, 551, 552, with the proximal end of the conductor body defining the corresponding socket element 74.

Im Allgemeinen ist das weibliche Buchsenelement 74;174 mit einem kreisförmigen Verbindungsauge 76 versehen, in das das männliche Stiftelement 90; 190 hineingedrückt wird, so dass die Verbindungspaarungen 60'; 160' der Mehrfachsteckanordnung 60;160 Einpressverbindungen sind. Das männliche Stiftelement 90 ist durch einen Endabschnitt eines metallischen Stiftelementkörpers 641 definiert. Der Endabschnitt, der das männliche Stiftelement 90 definiert, ist mit einer Längsöffnung 92 versehen, so dass dieser Abschnitt ein erweiterter Abschnitt mit einer erweiterten Querschnittskontur ist. Infolgedessen basiert die elektrische und mechanische Verbindung zwischen den beiden Elementen der Verbindungspaarung 60' auf einer duktilen Verformung des männlichen Stiftelements 90 und des entsprechenden weiblichen Buchsenelements 74 und definiert dadurch eine Verbindung von hoher mechanischer und elektrischer Qualität. Der andere Endabschnitt des metallischen Stiftelementkörpers 641 ist elektrisch mit der Leiterplatte 44' verbunden, zum Beispiel durch Löten.Generally, the female socket member 74;174 is provided with a circular connecting boss 76 into which the male pin member 90; 190 is pushed in, so that the connection pairings 60'; 160' of the multi-plug arrangement 60; 160 are press-in connections. The male pin member 90 is defined by an end portion of a metallic pin member body 641 . The end portion that defines the male pin member 90 is provided with a longitudinal opening 92 so that this portion is an enlarged portion with an enlarged cross-sectional contour. As a result, the electrical and mechanical connection between the two members of the connection pair 60' is based on a ductile deformation of the male pin member 90 and the corresponding female socket member 74, thereby defining a connection of high mechanical and electrical quality. The other end portion of the metal pin member body 641 is electrically connected to the circuit board 44' by, for example, soldering.

zeigt die erste Ausführungsform einer Ausrichtungsanordnung, die durch mehrere separate konkave Führungskegel 61 definiert ist, die durch den Kunststoff-Deckelkörper 47 gebildet werden. Der Führungskegel 61 ist durch die Kegelfläche 62 definiert, die nicht unbedingt exakt konisch ist. Die zentrale symmetrische Längsachse des Führungskonus 61 ist als Führungskonusachse AC definiert, die im montierten Zustand, wie in den 1 und 2 gezeigt, mit der linearen Stift-Buchsen-Achse APS identisch ist. 12 shows the first embodiment of an alignment arrangement defined by a plurality of separate concave guide cones 61 formed by the plastic lid body 47. FIG. The pilot cone 61 is defined by the conical surface 62, which is not necessarily exactly conical. The central symmetrical longitudinal axis of the guide cone 61 is defined as the guide cone axis AC, which in the assembled state, as in FIGS 1 and 2 shown is identical to the linear pin-socket axis APS.

Wie in den 2 und 4 gezeigt, ist der Elektronikkammer-Deckel 46 axial an der Wand des Pumpengehäuses 45 entlang einer Deckel-Montageachse AM montiert, die parallel zur Führungskonusachse AC und der Stift-Buchsen-Achse APS verläuft. Die Montageachse AM stellt die endgültige Bewegungsachse des Deckelkörpers 47 dar, wenn die axiale Führungsfläche 48 des Deckelkörpers 47 in Kontakt mit der entsprechenden axialen Führungsfläche 49 der Gehäusewand 45 kommt.As in the 2 and 4 As shown, the electronics chamber cover 46 is axially mounted to the wall of the pump housing 45 along a cover mounting axis AM which is parallel to the pilot cone axis AC and the pin-socket axis APS. The assembly axis AM represents the final axis of movement of the cover body 47 when the axial guide surface 48 of the cover body 47 comes into contact with the corresponding axial guide surface 49 of the housing wall 45 .

Wie in dargestellt, ist die axiale Führungslänge C der Baugruppe kürzer als die Länge A der Spitze des Stiftelements, die sich distal von der Konusbodenebene 62' befindet. Die Konusbodenebene 62' ist die Ebene mit dem geringsten Konusdurchmesser der Konusoberfläche 62. Diese Längenverhältnisse bewirken, dass während des Zusammenbaus der Baugruppe 46 die männlichen Stiftelemente 90 die Konusbodenebene 62' erreichen, bevor die Führungsflächen 48, 49 des Deckelkörpers 47 und der Gehäusewand 45 miteinander in Kontakt kommen. Dadurch ist der Deckelkörper 47 bereits perfekt mit der Gehäusewand 45 ausgerichtet, wenn der Deckelkörper 47 und die Gehäusewand 45 während des Zusammenbaus in Kontakt kommen.As in As shown, the axial piloting length C of the assembly is shorter than the length A of the tip of the pin member that is distal from the cone bottom plane 62'. The cone bottom plane 62' is the plane with the smallest cone diameter of the cone surface 62. These length relationships cause that during assembly of the assembly 46 the male pin members 90 reach the cone bottom plane 62' before the guide surfaces 48, 49 of the cover body 47 and the housing wall 45 together get in touch. As a result, the lid body 47 is already perfectly aligned with the case wall 45 when the lid body 47 and the case wall 45 come into contact during assembly.

zeigt eine weitere Ausführungsform des elektrischen Pumpenanschlusses 152, der Teil einer Pumpenanschlussanordnung 150 ist, die den Pumpenanschluss 152 und ein flexibles elektrisches Kabel 100 außerhalb des Pumpengehäuses 10' aufweist. Die Außenfläche eines Kunststoff-Kabelisolationskörpers 104 des flexiblen elektrischen Kabels 100 ist mit dem Kunststoff-Deckelkörper 47 verbunden, beispielsweise durch Verkleben, wodurch eine zuverlässige fluiddichte Abdichtung der Kabelzuführung kreiert ist. Die proximalen Drahtenden 102 des flexiblen elektrischen Kabels 100 sind jeweils dauerhaft direkt mit einem entsprechenden Buchsenelement 74 verbunden, das durch einen einzigen Metallleiterkörper 170 definiert ist, der von dem Deckelkörper 47 umschlossen wird, zum Beispiel durch Schweißen. 12 shows another embodiment of the electrical pump connector 152 that is part of a pump connector assembly 150 that includes the pump connector 152 and a flexible electrical cable 100 external to the pump housing 10'. The outer surface of a plastic cable insulation body 104 of the flexible electric cable 100 is connected to the plastic cover body 47, for example by gluing, whereby a reliable fluid-tight seal of the cable inlet is created. The proximal wire ends 102 of the flexible electrical cable 100 are each permanently connected directly to a corresponding socket member 74 defined by a single metal conductor body 170 encased by the cover body 47, such as by welding.

Die und zeigen eine weitere Ausführungsform einer Mehrfachsteckverbindung 160. In dieser Ausführungsform sind die weiblichen Buchsenelemente 174 durch Metallringkörper 174' definiert, die dauerhaft an der Leiterplatte 44' der elektronischen Motorantriebsschaltung 44 befestigt sind. Die männlichen Stiftelemente 190 sind in den Deckel 46 eingebettet und werden von diesem gehalten und bilden zusammen mit den weiblichen Buchsenelementen 174 vier Verbindungspaarungen 160'. Die vier Führungskonen 61 werden durch einen einzigen separaten Kunststoff-Führungskörper 260 definiert, der direkt an der Leiterplatte 44' befestigt ist.The and Figure 12 shows another embodiment of a multipoint connector 160. In this embodiment, the female receptacle members 174 are defined by ferrules 174' which are permanently affixed to the printed circuit board 44' of the electronic motor drive circuit 44. FIG. The male pin members 190 are embedded in and supported by the cover 46 and together with the female socket members 174 form four mating matings 160'. The four guide cones 61 are defined by a single separate plastic guide body 260 which is attached directly to the circuit board 44'.

Der Kegelwinkel des Führungskegels 61 in Bezug auf die Kegelachse AC beträgt etwa 30° und kann bis zu 45° betragen, jedoch nicht größer sein. Die Kegellänge B beträgt einige Millimeter, vorzugsweise 3 bis 7 mm.The cone angle of the guide cone 61 with respect to the cone axis AC is about 30° and can be up to 45°, but not more. The cone length B is a few millimeters, preferably 3 to 7 mm.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 112014001518 T5 [0003]

Claims

An automotive electric fluid pump (10) having a pump part (20) with a pump rotor (22), an electric motor part (32) with motor coils (36) and a motor rotor (34) which mechanically drives the pump rotor (22), an electronics part (40) with an electronics chamber (42) containing an electronic motor drive circuit (44) for commutating and driving the Motor coils (36) and an electronics chamber cover (46) which fluidly closes an electronics chamber opening (46') of the electronics chamber (42), and an electrical pump connection (52; 152) which forms the electrical interface between the electrical fluid pump (10) and a complementary automobile-side mating connection, the electrical pump connection (52; 152) being provided with electrical connection connecting elements (541, 542, 551, 552). which are electrically connected to the electronic motor drive circuit (44) by electrical connecting lines which penetrate the plastic cover body (47) of the electronics chamber cover (46), wherein the electrical terminal connectors (541, 542, 551, 552) are electrically connected to the electronic motor drive circuit (44) by a multiple connector assembly (60; 160) of a plurality of connector pairs (60'; 160'), each connector pair (60' ; 160') has a male pin member (90; 190) and a female socket member (74; 174) and defines a linear pin-socket axis (APS), each sleeve member (74) being provided with a separate concave guide cone (61) defined by a plastic body, the guide cone axis (AC) being identical to the pin-socket linear axis (APS).

The automotive electric fluid pump (10) after claim 1 wherein the female socket members (74) are permanently secured within the cover body (47) and the guide cone (61) is defined by the cover body (47), the male pin members (90) being permanently attached to a printed circuit board (44') of the electronic motor drive circuit (44) are attached.

The automotive electric fluid pump (10) after claim 1 wherein the female socket members (174) are permanently mounted in a printed circuit board (44') of the electronic motor drive circuit (44) and the guide cones (61) are defined by a separate plastic guide body (260) attached directly to the printed circuit board (44' ) is attached.

The automotive electric fluid pump (10) of any preceding claims 2 or 3 wherein the electrical terminal connection elements (541, 542, 551, 552) and the cover-side socket elements (74) or the cover-side pin elements (190) are each defined by a single metal conductor body (70).

The automotive electric fluid pump (10) of any preceding claims 2 or 3 wherein a flexible electrical cable (100) is provided between the multiple connector assembly (60) and the pump port (152).

The automotive electric fluid pump (10) after claim 5 wherein the cap-side female socket members (74) or the cap-side male pin members (190) are each defined by a single metal conductor body (170) permanently electrically connected directly to a proximal wire end (102) of the flexible electrical cable (100).

The automotive electric fluid pump (10) after claim 5 or 6 wherein the outer surface of a plastic cable insulating body (104) of the flexible electric cable (100) is bonded to the plastic cover body (47).

The automotive electric fluid pump (10) of any preceding claim, wherein the female socket members (74; 174) are provided with a circular connecting boss (76) into which the male pin member (90; 190) is pressed so that the mating matings (60'; 160') of the multiple connector assembly (60; 160) are press fit connections.

The automotive electric fluid pump (10) according to any one of the preceding claims, wherein the electronics chamber cover (46) is axially mounted in the electronics chamber opening (46') with a cover mounting axis ( AM) is mounted.

The automotive electric fluid pump (10) of any preceding claim wherein the cover assembly axial run length (C) within the chamber opening (46') is no greater than the pin member tip length (A) distal to the cone bottom plane (62').