EP3337978B1 - Motorpumpenaggregat - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a motor pump unit according to the preamble of the first claim.
- Motor pump units that combine an electric motor and a hydraulic pump are known, for example from the publications DE 196 54 092 A1 and DE 10 2014 014 508 B3 .
- Pump assemblies which combine a hydraulic pump and a valve actuated by an electromagnet.
- a motor pump unit which consists of at least one electric motor, a hydraulic pump and a valve, the motor pump unit being provided with a plastic encapsulation and the plastic encapsulation forming a cover of the electric motor, forming a plug housing for an electrical plug connection and leading to the plug connection Encompasses conductor tracks.
- the known solutions are usually characterized by the fact that the electric motor on the one hand and the solenoid coil on the other hand each have their own extrusion coatings, so that the extrusion coatings only touch at their joints where the components are assembled. This means that the components must each have their own electrical plugs, or adapter plugs must be used to electrically connect one component to the other.
- a motor pump unit is to be designed in a cost-effective manner that is suitable for large series production in such a way that a plurality of electrical components are connected together by means of a plug connection, the number of tools required being kept small.
- the electric motor preferably produces a cover through the plastic encapsulation, which covers at least parts of the stator coils and in any case the electrical connections, so that the coils are connected to the plug connection by lines which run in the plastic encapsulation.
- the pump is flanged to the electric motor, but is not covered by the plastic coating mentioned above. However, there is a sealed interface to the plastic extrusion coating if cooling passages for the electric motor run in it, which are to be supplied with fluid from the pump.
- the electromagnet preferably encompasses the magnetic coil and at least one flux guiding element from the plastic encapsulation. With that, too the solenoid of the electromagnet are connected to the same plug connection by lines that run in the plastic encapsulation.
- an electrical pressure transducer which is connected in an advantageous embodiment to the motor pump unit, is partially encased by the plastic encapsulation. Its electrical components and, above all, the electrical connections are in the plastic encapsulation and the associated electrical lines lead within the encapsulation to the common plug connection mentioned.
- cooling channels in the plastic extrusion coating are advantageously arranged such that they are open to selected metallic components of the electric motor so that the fluid that flows through the channels cools these components.
- the cooling fluid is either taken from the outlet of the pump mentioned, or put into circulation by another pump, which is connected via additional lines which run within the higher-level device to a flange surface of the plastic extrusion coating.
- the volume flow of the cooling fluid is advantageously limited by a throttle so that other consumers are also adequately supplied.
- the flange surface mentioned above is the boundary surface of a flange, which is part of the plastic encapsulation, and primarily serves to fasten the motor pump unit to the higher-level device.
- the above-mentioned electromagnetically actuated valve contains a valve sleeve, which preferably projects into a receiving bore provided in the plastic encapsulation.
- This receiving bore preferably also contains a thread with which the valve sleeve is fastened.
- the fluid-carrying interfaces of the plastic encapsulation for example to the flange surface, to the electric motor and to the valve, have to be sealed; seals made of elastomer materials are used for this, some of which are encased by the plastic encapsulation.
- the above-mentioned electric motor and the above-mentioned pump advantageously have a common shaft for supporting their rotors. This avoids a clutch and saves installation space.
- the above-mentioned valve is a directional control valve, which is switched from one end position to another end position by the above-mentioned electromagnet and is reset by a return spring. Different switching conditions for fluid flows are set in the end positions.
- the valve is a proportional throttle valve which is adjusted by the electromagnet against the force of a return spring and thereby throttles a fluid flow.
- the valve is a proportional pressure control valve which compares the force of the electromagnet with the force of a fluid pressure at the working connection and, in the event of a deviation from the setpoint value of the fluid pressure specified by the electromagnet, the inflow and / or outflow of fluid to the working connection or changed away from the working connection in such a way that the fluid pressure at the working connection changes towards the setpoint.
- the motor pump unit advantageously also contains a further plastic part which takes over the fluidic line routing from the pump to the valve and, if appropriate, to the pressure transducer, so that the higher-level device can be designed more simply.
- the motor pump unit (1) accordingly Fig. 1 and Fig. 2 consists of at least one electric motor (2), a hydraulic pump (3) and a valve (5) actuated by an electromagnet (4).
- the hydraulic pump can be a hydrostatic pump (e.g. gear pump) or a hydrodynamic pump (e.g. centrifugal pump).
- the motor pump unit is provided with a plastic encapsulation (6), the plastic encapsulation forming a cover (7) of the electric motor (2), encompassing a magnetic coil (8) and at least one flux guiding element (21) of the electromagnet (4), a connector housing (9) for an electrical plug connection (23) and encompasses the conductor tracks (10) leading to the plug connection (23).
- the motor pump unit contains a pressure sensor (11), which measures the pressure at the outlet of the pump (3), the pressure sensor (11) being at least partially embedded in the plastic coating (6) and by an electrical line (10) running in the plastic coating the common connector (23) is electrically connected.
- the plastic encapsulation (6) has cooling channels (12) which conduct the working fluid of the pump (3) or another liquid to heat-emitting components of the electric motor (2), the magnitude of the flow through these cooling channels advantageously passing through at least one Throttle is determined.
- the plastic encapsulation (6) preferably contains a flange (13) which is used to fasten the motor pump unit to a higher-level one Device (14) is used.
- the plastic encapsulation (6) further preferably contains a receiving bore (24) with a thread (15) for a valve sleeve (16) of the valve (5).
- the plastic encapsulation preferably comprises at least one elastic seal (17), a seal sealing the gap between the motor pump unit and the higher-level device (14).
- a rotor (18) of the electric motor (2) and a rotor (19) of the hydrostatic pump (3) are advantageously mounted together by means of a shaft (20).
- valve (5) is a directional valve switched between two end positions by the electromagnet (4).
- valve (5) is a throttle valve that is adjusted proportionally against a return spring by the electromagnet (4).
- valve (5) is a pressure control valve which is adjusted proportionally by the electromagnet (4).
- a fluid line system (25) made of plastic is used to fluidly connect the pump (3) to the valve (5) and the higher-level device (14).
- At least one flux guiding element (21) is preferably held in the desired position during the encapsulation of the magnetic coil (8) by a tool core that images the receiving bore (24).
- the tool for producing the plastic encapsulation is also preferably set up in such a way that the liquid plastic in the case of the Spraying process flows without swirl into the cavity assigned to the solenoid coil (8).
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Motorpumpenaggregat entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
- Motorpumpenaggregate, die einen Elektromotor und eine hydraulische Pumpe zusammenfassen, sind bekannt, zum Beispiel aus den Druckschriften
DE 196 54 092 A1 undDE 10 2014 014 508 B3 . - Es sind auch Pumpenaggregate bekannt, die eine hydraulische Pumpe und ein von einem Elektromagneten betätigtes Ventil zusammenfassen.
- Auch die Zusammenfassung eines Elektromotors, einer hydraulischen Pumpe und eines Ventils zu einem Aggregat wird als bekannt betrachtet.
- Ebenfalls ist es bekannt, ein Motorpumpenaggregat mit einem Druckaufnehmer auszurüsten, zum Beispiel aus der Druckschrift
DE 10 2014 006 556 B3 . - Aus der Druckschrift
CN 202 338 482 U ist ein Motorpumpenaggregat bekannt, das mindestens aus einem Elektromotor, einer hydraulischen Pumpe und einem Ventil besteht, wobei das Motorpumpenaggregat mit einer Kunststoffumspritzung versehen ist und wobei die Kunststoffumspritzung eien Deckel des Elektromotors bildet, ein Steckergehäuse für eine elektrische Steckverbindung bildet und die zu der Steckverbindung führenden Leiterbahnen umgreift. - Ferner ist es bekannt, die Wicklung eines Elektromotors oder einer Magnetspule des Elektromagneten mit Kunststoff zu umspritzen, damit erreicht man einen mechanischen Schutz der Wicklung und eine vorteilhafte Wärmeableitung aus der Wicklung.
- Die bekannten Lösungen zeichnen sich meist dadurch aus, dass der Elektromotor einerseits und die Magnetspule andererseits jeweils eigene Umspritzungen aufweisen, so dass erst bei dem Zusammenbau der Bauteile des Aggregats die Umspritzungen an ihren mit Passungen versehenen Fügestellen sich berühren. Damit müssen die Bauteile jeweils eigene elektrische Stecker aufweisen, oder es müssen Zwischenstecker verwendet werden, um ein Bauteil mit dem anderen elektrisch zu verbinden.
- Ein Motorpumpenaggregat soll in einer kostengünstigen und für die Großserienfertigung geeigneten Weise so ausgeführt werden, dass eine Mehrzahl von elektrischen Bauteilen gemeinsam mittels einer Steckverbindung angeschlossen werden, wobei die Anzahl der erforderlichen Werkzeuge gering gehalten werden soll.
- Die Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen und Verfahren zur Herstellung der Umspritzung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Nutzung einer gemeinsamen elektrischen Steckverbindung für das gesamte Aggregat erleichtert sowohl den Test des Aggregats nach der Herstellung als auch den Einbau des Aggregats in eine übergeordnete Vorrichtung. Diese Erleichterungen sind insbesondere in der Serienfertigung von Bedeutung. Wenn man Zwischensteckverbindungen vermeiden will, ist eine gemeinsame Kunststoffumspritzung der Bauteile oder der Teile von Bauteilen erforderlich, die elektrisch angeschlossen werden sollen.
- Diese gemeinsame Kunststoffumspritzung macht es allerdings erforderlich, die Bauteile so zu gestalten, dass eine gemeinsame Urformung und auch eine Entformung möglich sind.
- Von dem Elektromotor ist vorzugsweise ein Deckel durch die Kunststoffumspritzung herzustellen, der mindestens Teile der Statorspulen und jedenfalls die elektrischen Anschlüsse umgreift, damit die Spulen mit der Steckverbindung durch Leitungen verbunden werden, die in der Kunststoffumspritzung verlaufen.
- Die Pumpe ist an den Elektromotor angeflanscht, aber nicht von der oben genannten Kunststoffumspritzung umfasst. Allerdings gibt es eine abgedichtete Schnittstelle zu der Kunststoffumspritzung, wenn in dieser Kühlkanäle für den Elektromotor verlaufen, die von der Pumpe aus mit Fluid beaufschlagt werden sollen.
- Von dem Elektromagneten sind vorzugsweise die Magnetspule und mindestens ein Flussleitelement von der Kunststoffumspritzung umfasst. Damit kann auch die Magnetspule des Elektromagneten mit derselben Steckverbindung durch Leitungen verbunden werden, die in der Kunststoffumspritzung verlaufen.
- In ähnlicher Weise wird ein elektrischer Druckaufnehmer, der in einer vorteilhaften Ausführung mit dem Motorpumpenaggregat verbunden ist, von der Kunststoffumspritzung teilweise umfasst. Seine elektrischen Bauteile und vor allem die elektrischen Anschlüsse liegen in der Kunststoffumspritzung und die zugeordneten elektrischen Leitungen führen innerhalb der Umspritzung zu der genannten gemeinsamen Steckverbindung.
- Zur Kühlung des Elektromotors sind vorteilhafterweise Kühlkanäle in der Kunststoffumspritzung vorzugsweise so angeordnet, dass sie zu ausgewählten metallischen Bauteilen des Elektromotors hin offen sind, damit das Fluid, das durch die Kanäle strömt, diese Bauteile kühlt.
- Das kühlende Fluid wird durch entsprechende Anschlüsse entweder dem Auslass der genannten Pumpe entnommen, oder von einer anderen Pumpe in Umlauf gesetzt, die über zusätzliche Leitungen angeschlossen ist, die innerhalb der übergeordneten Vorrichtung zu einer Flanschfläche der Kunststoffumspritzung verlaufen.
- Der Volumenstrom des kühlenden Fluids wird vorteilhafterweise durch eine Drossel beschränkt, damit auch andere Verbraucher angemessen versorgt werden.
- Die oben genannte Flanschfläche ist die Begrenzungsfläche eines Flansches, der Teil der Kunststoffumspritzung ist, und vorrangig dazu dient, das Motorpumpenaggregat an der übergeordneten Vorrichtung zu befestigen.
- Das oben genannte elektromagnetisch betätigte Ventil enthält eine Ventilhülse, die vorzugsweise in eine Aufnahmebohrung hineinragt, die in der Kunststoffumspritzung vorgesehen ist. Weiter vorzugsweise enthält diese Aufnahmebohrung ein Gewinde, mit dem die Ventilhülse befestigt wird.
- Die fluidführenden Schnittstellen der Kunststoffumspritzung, beispielsweise zur Flanschfäche, zum Elektromotor und zum Ventil müssen abgedichtet werden, dazu dienen Dichtungen aus Elastomerwerkstoffen, die teilweise von der Kunststoffumspritzung gefasst werden.
- Der oben genannte Elektromotor und die oben genannte Pumpe weisen vorteilhafterweise eine gemeinsame Welle zur Lagerung ihrer Rotoren auf. Dadurch wird eine Kupplung vermieden und es wird Bauraum eingespart.
- Das oben genannte Ventil ist in einer ersten Ausführung ein Wegeventil, das von dem oben genannten Elektromagneten von einer Endlage in eine andere Endlage geschaltet wird und durch eine Rückstellfeder zurückgestellt wird. In den Endlagen werden unterschiedliche Schaltbedingungen für Fluidströme eingestellt.
- In einer zweiten Ausführung ist das Ventil ein proportionalwirkendes Drosselventil, das durch den Elektromagneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder verstellt wird und dabei einen Fluidstrom drosselt.
- In einer dritten Ausführung ist das Ventil ein proportionalwirkendes Druckregelventil, das die Kraft des Elektromagneten mit der Kraft eines Fluiddrucks am Arbeitsanschluss vergleicht und bei einer Abweichung vom dem durch den Elektromagneten vorgegebenen Sollwert des Fluiddrucks den Zufluss und/oder den Abfluss von Fluid zum Arbeitsanschluss hin oder von dem Arbeitsanschluss weg so verändert, dass der Fluiddruck am Arbeitsanschluss sich auf den Sollwert hin verändert.
- Das Motorpumpenaggregat enthält vorteilhafterweise noch ein weiteres Kunststoffteil, das die fluidische Leitungsführung von der Pumpe zum Ventil und gegebenenfalls zum Druckaufnehmer übernimmt, damit die übergeordnete Vorrichtung einfacher ausgeführt werden kann.
- Betätigung von proportionalwirkenden hydraulisch-mechanischen Aktuatoren mit präziser Steuerung der Kraft und der Geschwindigkeit des mechanischen Stellers in Abhängigkeit von den elektrischen Eingangssignalen zu dem Motorpumpenaggregat.
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-
Fig. 1 zeigt das Motorpumpenaggregat in einer Seitenansicht. -
Fig. 2 zeigt das Motorpumpenaggregat im Schnitt -
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorpumpenaggregats mit einem Ventil und einem Druckaufnehmer. - Das Motorpumpenaggregat (1) entsprechend
Fig. 1 undFig. 2 besteht mindestens aus einem Elektromotor (2), einer hydraulischen Pumpe (3) und einem von einem Elektromagneten (4) betätigten Ventil (5). - Die hydraulische Pumpe kann eine hydrostatische Pumpe (zum Beispiel Zahnradpumpe) oder eine hydrodynamische Pumpe (zum Beispiel Kreiselpumpe) sein.
- Das Motorpumpenaggregat ist mit einer Kunststoffumspritzung (6) versehen, wobei die Kunststoffumspritzung einen Deckel (7) des Elektromotors (2) bildet, eine Magnetspule (8) und mindestens ein Flussleitelement (21) des Elektromagneten (4) umgreift, ein Steckergehäuse (9) für eine elektrische Steckverbindung (23) bildet und die zu der Steckverbindung (23) führenden Leiterbahnen (10) umgreift.
- In einer Ausführung gemäß
Fig. 3 enthält das Motorpumpenaggregat einen Druckaufnehmer (11), der den Druck am Ausgang der Pumpe (3) misst, wobei der Druckaufnehmer (11) mindestens teilweise in die Kunststoffumspritzung (6) eingebettet ist und durch eine in der Kunststoffumspritzung verlaufende elektrische Leitung (10) an die gemeinsame Steckverbindung (23) elektrisch angeschlossen ist. - In einer vorteilhaften weiteren Ausführung weist die Kunststoffumspritzung (6) Kühlkanäle (12) auf, die Arbeitsflüssigkeit der Pumpe (3) oder eine andere Flüssigkeit zu wärmeabgebenden Bauteilen des Elektromotors (2) leiten, wobei vorteilhafterweise die Größe des Durchflusses durch diese Kühlkanäle durch mindestens eine Drossel bestimmt ist.
- Vorzugsweise enthält die Kunststoffumspritzung (6) einen Flansch (13), der zur Befestigung des Motorpumpenaggregats an einer übergeordneten Vorrichtung (14) dient.
- Weiter vorzugsweise enthält die Kunststoffumspritzung (6) eine mit einem Gewinde (15) versehene Aufnahmebohrung (24) für eine Ventilhülse (16) des Ventils (5).
- Vorzugsweise umfasst die Kunststoffumspritzung mindestens eine elastische Dichtung (17) teilweise, wobei eine Dichtung den Spalt zwischen dem Motorpumpenaggregat und der übergeordneten Vorrichtung (14) abdichtet.
- Vorteilhafterweise sind ein Rotor (18) des Elektromotors (2) und ein Rotor (19) der hydrostatischen Pumpe (3) gemeinsam mittels einer Welle (20) gelagert.
- In einer ersten Variante ist das Ventil (5) ein zwischen zwei Endlagen durch den Elektromagneten (4) geschaltetes Wegeventil.
- In einer zweiten Variante ist das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend gegen eine Rückstellfeder verstelltes Drosselventil.
- In einer dritten Variante ist das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend verstelltes Druckregelventil ist.
- Zur fluidischVerbindung der Pumpe (3) mit dem Ventil (5) und der übergeordnete Vorrichtung (14) dient ein Fluidleitungssystem (25) aus Kunststoff.
- Bei der Herstellung der Kunststoffumspritzung wird vorzugsweise mindestens ein Flussleitelement (21) bei der Umspritzung der Magnetspule (8) durch einen die Aufnahmebohrung (24) abbildenden Werkzeugkern in der Sollposition gehalten.
- Ebenfalls vorzugsweise wird das Werkzeug zur Herstellung der Kunststoffumspritzung so eingerichtet, dass der flüssige Kunststoff bei dem Spritzvorgang ohne Drall in die der Magnetspule (8) zugeordneten Kavität einfließt.
- Nach dem Zusammenbau des Motorpumpenaggregats werden vorzugsweise alle Bauteile des Aggregats gemeinsam geprüft.
-
- 1.
- Motorpumpenaggregat
- 2.
- Elektromotor
- 3.
- Pumpe
- 4.
- Elektromagnet
- 5.
- Ventil
- 6.
- Kunststoffumspritzung
- 7.
- Deckel
- 8.
- Magnetspule
- 9.
- Steckergehäuse
- 10.
- Leiterbahn
- 11.
- Druckaufnehmer
- 12.
- Kühlkanal
- 13.
- Flansch
- 14.
- Übergeordnete Vorrichtung
- 15.
- Gewinde
- 16.
- Ventilhülse
- 17.
- Dichtung
- 18.
- Rotor
- 19.
- Rotor
- 20.
- Welle
- 21.
- Flussleitelement
- 23.
- Steckverbindung
- 24.
- Aufnahmebohrung
- 25.
- Fluidleitungssystem
Claims (9)
- Motorpumpenaggregat (1), mindestens bestehend aus einem Elektromotor (2), einer hydraulischen Pumpe (3) und einem von einem Elektromagneten (4) betätigten Ventil (5),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Motorpumpenaggregat mit einer Kunststoffumspritzung (6) versehen ist, wobei die Kunststoffumspritzung einen Deckel (7) des Elektromotors (2) bildet, eine Magnetspule (8) und mindestens ein Flussleitelement (21) des Elektromagneten (4) umgreift, ein Steckergehäuse (9) für eine elektrische Steckverbindung (23) bildet und die zu der Steckverbindung (23) führenden Leiterbahnen (10) umgreift, und wobei das Motorpumpenaggregat zusätzlich einen Druckaufnehmer (11) enthält, der den Druck am Ausgang der Pumpe (3) misst,
und wobei der Druckaufnehmer (11) mindestens teilweise in die Kunststoffumspritzung (6) eingebettet ist und durch die gemeinsame Steckverbindung (23) elektrisch angeschlossen ist,
und wobei die Kunststoffumspritzung (6) Kühlkanäle (12) aufweist, die Arbeitsflüssigkeit der Pumpe (3) oder eine andere Flüssigkeit aus einer anderen Pumpe zu wärmeabgebenden Bauteilen des Elektromotors (2) leiten,
und wobei ein Rotor (18) des Elektromotors (2) und ein Rotor (19) der hydrostatischen Pumpe (3) gemeinsam mittels einer Welle (20) gelagert sind,
und wobei das Ventil (5) ein zwischen zwei Endlagen durch den Elektromagneten (4) geschaltetes Wegeventil ist. - Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung (6) einen Flansch (13) enthält, der zur Befestigung des Motorpumpenaggregats an einer übergeordneten Vorrichtung (14) dient.
- Motorpumpenaggregat nach einem vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung (6) eine Aufnahmebohrung (24) für eine Ventilhülse (16) des Ventils (5) enthält.
- Motorpumpenaggregat nach Anspruche 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (24) für die Ventilhülse (16) mit einem Gewinde (15) versehen ist.
- Motorpumpenaggregat nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung mindestens eine elastische Dichtung (17) teilweise umfasst, wobei eine Dichtung den Spalt zwischen dem Motorpumpenaggregat und der übergeordneten Vorrichtung (14) abdichtet.
- Motorpumpenaggregat nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend gegen eine Rückstellfeder verstelltes Drosselventil ist.
- Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) ein durch den Elektromagneten (4) proportionalwirkend verstelltes Druckregelventil ist.
- Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidleitungssystem (25) aus Kunststoff die Pumpe (3), das Ventil (5), und die übergeordnete Vorrichtung (14) verbindet.
- Motorpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidleitungssystem (25) aus Kunststoff die Pumpe (3), das Ventil (5), den Druckaufnehmer (11) und die übergeordnete Vorrichtung (14) verbindet.
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