JP2002536582A - 冷却水ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポンプ、特に冷却水用のポンプであって、ポンプ室（６）内に回転可能に支承された羽根車（２）と、羽根車（２）を回転駆動するための励磁装置（１２）と、該励磁装置（１２）のための制御回路（１９，１９′，１９′′）とが設けられている形式のものにおいて、制御回路（１９，１９′，１９′′）と励磁装置（１２）とが、ポンプ室（６）によって熱的に互いに切り離されている。そして励磁装置（２２）からの廃熱は、ポンプ室（６）内において循環する液体を介して排出され、それによって制御回路（１９）の過熱が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明はポンプ、特に自動車の冷却水用のポンプに関する。自動車の分野では
、内燃機関の廃熱（Abwaerme）は例えば効率の改善によって減じられる。燃焼熱
は、内室のための熱交換器とラジエータグリル（Kuehlergrill）とを介して導か
れ、その結果冬の冷機時スタートに際しては車内は比較的ゆっくりとしか暖かく
ならない。快適性を高めるために、電気で稼働する付加ウォータポンプの使用が
増え、これによって内室をより良好に加熱することが可能になる。

【０００２】 ポンプ室内に回転可能に支承された羽根車と、羽根車を回転駆動するための励
磁装置と、励磁装置のための制御回路とを備えたこのようなポンプは、ドイツ連
邦共和国特許出願公開第４４１１９６０号明細書に基づいて公知である。この公
知のポンプでは、励磁装置と制御回路とは、ほぼ円筒形の共通の室内に収容され
ており、この室はポンプ室に対して気密にシールされていて、該ポンプ室内に係
合している。

【０００３】 羽根車はリング状のロータと堅固に結合されており、このロータは、ポンプ室
のリング状の部分内において励磁装置を取り囲んで延びている。この公知の構造
では、励磁装置からポンプ液への廃熱はポンプ室の壁と、ポンプ室を軸方向で覆
う羽根車とを通してしか流出することができない。半径方向における熱の流れは
、２つの壁とロータを通してしか可能でない。プリント基板に取り付けられた制
御回路は、廃熱に直接さらされてる。このポンプの最高の使用温度はしたがって
、プリント基板の材料の制限された温度耐性及び／又は、プリント基板に制御回
路を取り付けるために働くろう接部の軟化温度によって決定されている。

【０００４】 ポンプの取付け時には、励磁装置と制御回路を備えたプリント基板とを、背側
の開口を通して相応な室に挿入し、次いで開口をカバーで閉鎖することが必要で
あり、このカバーには、制御回路の給電コンタクトのためのコネクタが一体成形
されている。コネクタと制御回路との間の電気的なコンタクトはしたがって、複
数のピンを用いて実現され、これらのピンはプリント基板に取り付けられていて
、カバーの装着時に、該カバーに装着されたブシュに挿入される。ピンにおける
ブシュの装着は見えない状態で行われるので、ピンとブシュとが不都合に係合し
ている劣悪なコンタクトを、認識すること及び修正することは困難である。この
ような差込みコネクタの品質は、差込みコネクタが強い温度交番又は高い温度に
さらされる場合に、低下することがある。

【０００５】 したがって、自動車技術においては、１３０〜１４０℃の継続使用温度に耐え
ることができる冷却水ポンプに対する需要が存在している。その理由は単に、よ
り高い冷却水圧及び冷却水沸点温度が設けられることに因るのみならず、自動車
に組み込まれる補助ユニット（冷却水ポンプもまたその１つである）の寸法が益
々小さくなる中で、これらのユニットの出力密度が大きくなり、ひいてはユニッ
トの運転温度が固有加熱に基づいて上昇することにも起因する。

【０００６】 このような運転条件のために適したプリント基板及びろう接のためには、しか
しながら高いコストがかかる。

【０００７】 本発明の利点 本発明によれば、冒頭に述べた形式のポンプにおいて、制御回路と励磁装置と
が、ポンプ室によって熱的に互いに切り離されているようにした。このような配
置形式では、励磁装置の廃熱は主として、ポンプ室を貫流する冷却水によって受
容されて排出され、その結果廃熱は制御回路に達することができない。このよう
にして、冷却水の温度を超えて制御回路が加熱することは回避される。

【０００８】 励磁装置をポンプ室の周りにリング状に設けることによって、さらに、励磁装
置の廃熱を効果的にポンプの周囲に、自動車冷却水ポンプの場合にはつまり機関
室に、排出することが可能になる。この励磁装置は有利にはクローポール装置と
して構成されていることができる。

【０００９】 本発明の別の構成では、羽根車が少なくとも、励磁装置によって形成可能な磁
界の領域において、磁性材料から成っている。このように構成されていると、羽
根車自体が、直接的に磁界と相互作用するロータの機能を引き受け、このことは
、ポンプのより軽量かつコンパクトな構造を可能にする。

【００１０】 制御回路がポンプ室の端壁に配置されていると、有利である。このように構成
されていると、制御回路を励磁装置から良好に熱的に遮蔽することができると同
時に、コンパクトな構造が可能となり、さらに、場合によっては羽根車の位置を
検出するために必要な磁界センサ、つまり有効な作動のために羽根車からわずか
な間隔をおいて配置されねばならない磁界センサを、制御回路の残りと共に１つ
のユニット有利には集積回路に、まとめることが可能になる。

【００１１】 本発明の別の有利な構成では、ポンプが、例えば耐熱性のプラスチックから成
る第１のケーシング部分を有しており、該第１のケーシング部分が、ポンプ室の
例えば円筒形の側壁と第１の端壁とを形成しており、この場合ポンプ室の側壁と
第１のケーシング部分の外壁との間にリング状の中空室が形成されていて、該中
空室が励磁装置を受容している。このケーシング部分は、後で詳しく述べるよう
に、ポンプの簡単な組立てのために重要である。

【００１２】 第２のケーシング部分は有利にはリング状のリング状の中空室を閉鎖し、かつ
制御回路のための室を規定している。

【００１３】 本発明の有利な構成（図１）では、制御回路が端壁と熱的に接触するように取
り付けられており、その結果制御回路の温度は、圧送される液体の温度によって
確実に制限することができる。この場合制御回路への給電のためのコネクタは、
有利に端壁に一体成形されている。制御回路に対する電気的な導体は端壁内に加
工されている。この構成は次のことによって達成することができる。すなわちこ
の場合、端壁もしくは、該端壁がその一部である第１のケーシング部分は、ＭＩ
Ｄ（Moulded Interconnection Device）として、つまり金属化されたゾーンを備
えた射出成形品として形成されているか、又は導体が打抜き格子（Stanzgitter
）の形で端壁に挿入されている。

【００１４】 電気的な導体にボンディングされた接続部を備えた集積回路として制御回路を
構成することによって、制御回路におけるろう接の使用を完全に省くことができ
る。

【００１５】 本発明の別の有利な構成（図２及び図３）では、制御回路が第２のケーシング
部分と熱的に接触するように取り付けられている。この場合有利には、コネクタ
及び導電体は、上において端壁との関連において述べたのと同様な形式で、第２
のケーシング部分に一体成形又は第２のケーシング部分内に加工されている。

【００１６】 上に述べた導体の幾つかと励磁装置との間において必要な電気的な接続は、有
利には形状結合的に、特に、抵抗溶接又は超音波溶接又はホット・ステイキング
によって生ぜしめられている。

【００１７】 そしてまたもちろん、接触及び汚れに対する保護のためには、制御回路が熱伝
導性のゲル又は樹脂内に埋め込まれていると有利である。

【００１８】 実施例の記載 次に図面を参照しながら本発明の有利な実施例を説明する。

【００１９】 図１には本発明の第１実施例が分解された断面図で示されている。第１のケー
シング部分１は、円筒形の外壁３を有しており、この外壁３は図面で見て上端部
に設けられたフランジ４によって、同心的な壁と結合されており、この壁はポン
プ室６の側壁５を形成している。第１の端壁７はポンプ室を図面で見て下方に向
かって閉鎖している。軸方向で底部７から延びている心棒８は、羽根車２を有し
ており、この羽根車２はポンプ室６の内部において自由に回転可能である。フラ
ンジ４に固定されるように設けられたカバー９は、ポンプ室６の、反対側に位置
する第２の端壁を形成している。圧送される液体のための流入開口及び流出開口
１０はカバー９を貫いて延びている。

【００２０】 外壁３、フランジ４及び側壁５はリング状の通路又は中空室１１を制限してお
り、この中空室１１内には励磁装置１２が設けられている。この励磁装置１２は
、互いに逆方向に電流供給可能で軸方向において重ねられた２つの巻線１３，１
４を有しており、両巻線１３，１４は金属製のケーシング１５によって取り囲ま
れており、このケーシング１５は、空隙１６を無視すれば、横断面で見て巻線１
３，１４の周りを取り囲んで延びている。軸方向における空隙のポジションはケ
ーシング１５の周囲に沿って変化し、そして空隙の位置に応じて両巻線１３，１
４の一方の巻線の磁界は他方の巻線の磁界よりも強くポンプ室６内に貫通作用す
る。羽根車２は少なくとも、該羽根車が貫通作用する磁界によって捕捉される領
域において、有利にはより簡単な製造のためにしかしながら完全に、磁性材料か
ら、有利には磁性粒子を埋め込まれたプラスチックから成っている。これらの磁
性粒子は、ポンプ室６内に貫通作用する磁界と相互作用して、巻線１３，１４の
適当な接続形成時に羽根車２を回転させる。このような駆動原理はクローポール
モータとして公知である。

【００２１】 ポンプ室６の端壁７には電気的な差込みコネクタ１７が一体成形されている。
この差込みコネクタの構成は、使用もしくは顧客に合わせて変化可能である。差
込みコネクタ１７のコンタクトピンは、端壁７に埋め込まれた導体１８を介して
制御回路１９と接続されており、この制御回路１９は使用者固有（anwenderspez
ifisch）の集積回路において、巻線１３，１４を制御するため及び場合によって
は羽根車のポジションを検出するために必要なすべての機能構成部材を有してい
る。制御回路１９は非磁性の金属プレート３０に、例えば接着によって固定され
ており、この金属プレート３０と一緒に端壁７の切欠き２０内に挿入されている
。ポンプ室６は切欠き２０の領域においては薄い壁厚しか有しておらず、この壁
厚は主として、切欠き２０をポンプ室に対して簡単にシールするためにだけ働く
。金属プレート３０は端壁７に必要な強度を提供し、制御回路１９からの廃熱を
均一に分布させるため及びその効果的な排出のために働く。制御回路１９の運転
温度はしたがって液体の温度によって効果的に制限される。

【００２２】 たとえ、巻線１３，１４が運転中に液体の温度を超えて加熱したとしても、巻
線１３，１４の廃熱は主としていずれにせよ側壁５を介した熱の流れによって、
制御回路１９に達することができる。しかしながらこの側壁５は同様に液体によ
って冷却されるので、制御回路１９はポンプ室６によって効果的に巻線の廃熱に
対して保護されている。

【００２３】 制御回路１９は導体１８と汎用の形式で細いボンディングワイヤを介して接続
されている。この接続はろう接なしに行われているいるので、制御回路１９の確
実性を損なうことなしに、１００℃〜１４０℃までの制御回路の運転温度が難な
く可能である。

【００２４】 上に述べたポンプは第１のケーシング部分１を起点として、その中に予め組み
込まれた導体路構造１８及びボンディング接続されの終わった制御回路１９と、
数少ない簡単なステップにおいてまとめることができる。そのためにまず初めは
励磁装置１２が中空室１１に挿入される。その際に注意すべきことは次のことで
ある。すなわちこの場合、励磁装置の接続ループ２１（図面には簡単化のために
そのうちの１つだけが図示されている）を、そのために設けられている接続舌片
２２を取り囲むように正確に設置することが必要である。次いで接続舌片２２は
、「ホット・ステイキング（Hot Staking）」という名称で公知の方法において
曲げられて、熱間プレスされ、これによって接続ループ２１は確実に捕まえられ
る。択一的に、例えば抵抗溶接又は超音波溶接のような結合技術を使用すること
も可能である。

【００２５】 次に必要なことは、第２のケーシング部分２３を被せ嵌めて、外壁３と結合す
ることだけである。この第２のケーシング部分２３は孔２４を有しており、この
孔２４には差込みコネクタ１７が貫通係合する。孔２４を通って汚れや腐食物質
が制御回路１９に侵入することを阻止するために、また、空気を介しての励磁装
置１２から制御回路１９への熱伝達を阻止するために、２つのケーシング部分１
，２３は有利には次のように寸法設定されている。すなわちこの場合、第２のケ
ーシング部分２３は端壁７に密に接触し、これによって切欠き２０が実質的に閉
鎖された室を形成するようになっている。しかしながらいずれにせよ、制御回路
は切欠き２０内において注入された熱伝導性のゲル又は樹脂によって取り囲まれ
ており、このようなゲル又は樹脂は、たとえ汚れが孔２４を貫いて侵入した場合
でも、汚れが制御回路１９及びそのボンディングワイヤに達することを阻止する
。制御回路はこれによって、孔２４が存在するにもかかわらず、密に閉鎖されか
つ保護されている。

【００２６】 次いで又は予め、羽根車２はポンプ室６に挿入され、そしてポンプ室６を閉鎖
するために、カバー９がフランジ４に密に固定される。

【００２７】 このようにして得られるポンプ構造は、極めてコンパクトであり、かつ同時に
快適であり、しかもブラインド組立てステップ（Blindfuegeschritt）が不要で
あることに基づいて、コントロール可能に組み立てることができる。

【００２８】 図２には本発明によるポンプの第２実施例が示されている。カバー９及び羽根
車２は、第１実施例のカバー９及び羽根車２と異なっておらず、したがってこれ
については新たな記載はしない。第１のケーシング部分１′は図１に示された第
１のケーシングと異なっている点は、この第１のケーシング部分１′の端壁７′
が滑らかであり、そこに制御回路を取り付けるようになっていないことである。
励磁装置１２が図１に示された励磁装置と異なっているのは、単にその方向付け
（Orientierung）だけである。すなわちこの場合励磁装置１２の接続ループ２１
は励磁装置１２の（図面で見て）上側に位置している。

【００２９】 制御回路１９′はこの実施例では第２のケーシング部分２３′に取り付けられ
ていて、したがってポンプの周囲と熱的に接続されている。この実施例では利用
できる取付け室が大きくなったので、この実施例では、ディスクレート（diskre
t）な構成要素を備えた厚膜ハイブリッドの形の制御回路１９′の構成が可能で
ある。ハイブリッドと結合された冷却体２５が第２のケーシング部分２３′内に
挿入されている。端壁７′からの制御回路１９′の間隔は、組立て後はほんの数
ｍｍであるので、ロータもしくは羽根車２のポジションを検出するために必要な
センサ、例えば、検出される対象からわずかな間隔を有する必要があるホールセ
ンサ又は耐磁性（magnetoresistiv）の素子を、制御回路内に引き込むことがで
きる。

【００３０】 第２のケーシング部分２３′はさらに、一体に成形された差込みコネクタ１７
′を保持していて、差込みコネクタ１７′の差込みコンタクトから延びている導
体１８は、第２のケーシング部分２３′の壁の内部を延びている。

【００３１】 第２のケーシング部分２３′はこの場合円筒形の外壁２７を備えた浅いカップ
の形を有している。この外壁はその内側面に肩部もしくは突出部２６を形成して
おり、この突出部２６の働きは、一方では励磁装置１２を保持することであり、
かつ他方では、完全に組み立てられたポンプにおいて励磁装置１２が収容される
中空室１１を、室２０′に対して制限することであり、この場合室２０′は第１
のケーシング部分１′の端壁７′と第２のケーシング部分２３′の底部との間に
おいて延びていて、この室２０′内には制御回路１９′が収容されている。この
ようにして突出部２６は、中空室１１と、制御回路１９′を内蔵する室２０′と
の間における空気通流を阻止し、このようにして室２０′の加熱を防止する。

【００３２】 第２のケーシング部分２３′の外壁２７は上側区分２８を有しており、この上
側区分２８は、第１のケーシング部分１′の中空室１１内に係合もしくは進入す
るために、わずかに先細に形成されている。第２のケーシング部分２３′の内部
を延びている導体１８の幾つかは、上側区分２８の上縁部にまで延びており、そ
こで接続舌片２２において終わっている。これらの接続舌片２２は図１の実施例
におけるように、励磁装置１２への電流供給のための電気的な接続部を形成する
ために、設けられている。

【００３３】 この図２に示された構成は、特に簡単な組立てによって特徴付けられている。
すなわちこの実施例では、図面において個々に離されて示されたすべての部材、
つまり第２のケーシング部分２３′、励磁装置１２、ケーシング上側部分１′、
羽根車２及びカバー９は単に順番に積み重ねられて、互いに固定されることがで
き、この場合そのために対応するポンプの方向付けを変化させる必要はない。こ
のような構造は明らかに、コストを節減した自動的な製造のために特に適してい
る。

【００３４】 図３には、図２に示された構成の変化実施例が示されており、この変化実施例
では、制御回路１９′′は、ディスクレートな構成要素を両側に備えたプリント
基板である。このような装着がスペースに関する理由から必要である場合には、
第１のケーシング部分１′の端壁７′と第２のケーシング部分２３′との間にお
いて形成された、制御回路１９′′を受容する室２０′を、熱伝導性のゲル又は
樹脂によって満たすと、有利であり、このようなゲル又は樹脂は、ポンプ室及び
／又は周囲との良好な熱接触を保証し、かつ制御回路を励磁装置１２′による過
熱から保護する。

【００３５】 ゲル又は樹脂は第１実施例におけるように、制御回路１９′もしくは制御回路
１９′′の密な被覆部を形成するので、外壁２７の上側区分２８における第１の
ケーシング部分と第２のケーシング部分との間の結合部を、その全長にわたって
シールすることは必ずしも必要ではなく、これによって製造はさらに簡単化され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】 本発明の第２実施例を示す図である。

【図３】 図２に示された実施例の変化実施例を示す図である。

【符号の説明】

１，１′ ケーシング部分、 ２ 羽根車、 ３ 外壁、 ４ フランジ、
５ 側壁、 ６ ポンプ室、 ７，７′ 端壁、 ８ 心棒、 ９ カバー、
１０ 流入開口、流出開口、 １１ 中空室、 １２ 励磁装置、 １３，１４
巻線、 １５ ケーシング、 １６ 空隙、 １７ 差込みコネクタ、 １８
導体、 １９，１９′，１９′′ 制御回路、 ２０ 切欠き、 ２１ 接続
ループ、 ２２ 接続舌片、 ２３，２３′ ケーシング部分、 ２４ 孔、
２６ 突出部、 ２８ 上側区分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェルク ヴォルフ ドイツ連邦共和国 カールスルーエ ルッ シュグラーベン 63 Ｆターム(参考） 3H022 AA01 BA01 BA03 BA07 CA06 CA48 CA50 CA51 CA56 DA01 DA03 3H034 AA01 AA15 BB01 BB06 BB13 CC03 CC05 CC07 DD01 DD24 DD28 DD30 EE02 EE03

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ、特に冷却水用のポンプであって、ポンプ室（６）内
   に回転可能に支承された羽根車（２）と、羽根車（２）を回転駆動するための励
   磁装置（１２）と、該励磁装置（１２）のための制御回路（１９，１９′，１９
   ′′）とが設けられている形式のものにおいて、制御回路（１９，１９′，１９
   ′′）と励磁装置（１２）とが、ポンプ室（６）によって熱的に互いに切り離さ
   れていることを特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】 励磁装置（１２）がリング状にポンプ室（６）の周りを延び
   ている、請求項１記載のポンプ。
3. 【請求項３】 羽根車（２）が少なくとも、励磁装置（１２）によって形成
   可能な磁界の領域において、磁性材料から成っている、請求項１又は２記載のポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 制御回路（１９，１９′，１９′′）がポンプ室（６）の端
   壁（７，７′）に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のポ
   ンプ。
5. 【請求項５】 ポンプが第１のケーシング部分（２３，２３′）を有してお
   り、該第１のケーシング部分がポンプ室（６）の側壁（５）と第１の端壁（７，
   ７′）とを形成しており、この場合ポンプ室（６）の側壁（５）と第１のケーシ
   ング部分（１，１′）の外壁（３）との間にリング状の中空室（１１）が形成さ
   れていて、該中空室（１１）が励磁装置（１２）を受容している、請求項１から
   ４までのいずれか１項記載のポンプ。
6. 【請求項６】 ポンプが第２のケーシング部分（２３，２３′）を有してお
   り、該第２のケーシング部分（２３，２３′）がリング状の中空室（１１）を閉
   鎖し、かつ制御回路（１９，１９′，１９′′）のための室（２０，２０′）を
   規定している、請求項４又は５記載のポンプ。
7. 【請求項７】 制御回路（１９）が端壁（７）と熱的に接触するように取り
   付けられている、請求項６記載のポンプ。
8. 【請求項８】 制御回路（１９）及び／又は励磁装置（１２）に給電するた
   めのコネクタ（１７）が、端壁（７）に一体成形されている、請求項７記載のポ
   ンプ。
9. 【請求項９】 制御回路（１９）に対する電気的な導体（１８）が端壁（７
   ）内に加工されている、７又は８記載のポンプ。
10. 【請求項１０】 制御回路（１９）が集積回路であり、電気的な導体（１８
    ）にボンディング接続されている、請求項９記載のポンプ。
11. 【請求項１１】 制御回路（１９′，１９′′）が第２のケーシング部分（
    ２３′）と熱的に接触するように取り付けられている、請求項６記載のポンプ。
12. 【請求項１２】 制御回路（１９′，１９′′）及び／又は励磁装置（１２
    ）に対する給電のための差込みコネクタ（１７）が、第２のケーシング部分（２
    ３′）に一体成形されている、請求項１１記載のポンプ。
13. 【請求項１３】 制御回路（１９′，１９′′）に対する電気的な導体（１
    ８）が第２のケーシング部分（２３′）内に加工されている、１１又は１２記載
    のポンプ。
14. 【請求項１４】 励磁装置の接続部（２１）が、導体（１８）のうちの特定
    の導体と形状結合的に結合されている、請求項９又は１３記載のポンプ。
15. 【請求項１５】 形状結合的な結合部が、抵抗溶接又は超音波溶接又はホッ
    ト・ステイキングによって生ぜしめられている、請求項１４記載のポンプ。
16. 【請求項１６】 制御回路（１９，１９′，１９′′）が熱伝導性のゲル又
    は樹脂内に埋め込まれている、請求項１から１５までのいずれか１項記載のポン
    プ。