WO2017012989A1 - Elektronikgehäuse - Google Patents

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WO2017012989A1
WO2017012989A1 PCT/EP2016/066788 EP2016066788W WO2017012989A1 WO 2017012989 A1 WO2017012989 A1 WO 2017012989A1 EP 2016066788 W EP2016066788 W EP 2016066788W WO 2017012989 A1 WO2017012989 A1 WO 2017012989A1
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WO
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housing
electronics
pump
plug
oil
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PCT/EP2016/066788
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Klippert
Christoph Otto
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Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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Priority to US15/876,794 priority patent/US10742095B2/en

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the invention is in the field of pumps, preferably in the field of electric or electric motor driven or driven pumps, and relates to an electronics housing for pump electronics. It further relates to a pump with such an electronics housing, and a method for producing or mounting the electronics housing. Under pump is in this case understood in particular an auxiliary or main pump in or for a motor vehicle.
  • An electric oil pump and in particular also a so-called auxiliary or auxiliary pump serves to convey oil for control task or for cooling in particular moving parts or components, for example, a combustion engine, hybrid-technically or electrically driven vehicle (motor vehicle).
  • Such an oil pump usually generates an oil circuit due to their conveying properties, with a pressure and flow.
  • a for example electric or electric motor driven auxiliary or auxiliary pump is often used for at least temporary lubrication or additional lubrication of transmission parts of a vehicle transmission, in particular an automatic transmission.
  • the extracted oil also serves to cool the components or additional components of the drive train of such a vehicle.
  • the pump electronics For control and regulation of such an oil pump conventionally comprises a pump electronics.
  • the pump electronics have an electronic circuit, sensors and / or an electronic connection to a wiring harness of the vehicle and often electrical interfaces for the actuation of actuators.
  • the pump electronics are suitably half of a substantially closed housing shell of an electronics housing installed.
  • the electrical connections and interfaces are typically realized by one or more plugs that at least partially protrude through the electronics housing, and thus provide an electrically conductive connection or connection possibility between the pump electronics within the housing shell and, for example, motor lines of the electric motor.
  • the electronics housing - and thus the pump electronics - is arranged together with the oil pump in the oil sump of the vehicle transmission.
  • the electronics housing is completely or at least partially directly in the oil.
  • hermetically sealed steel housing as an electronics housing, from which cast-pins protrude as a plug for electrical coupling of the pump electronics.
  • housing which are often produced in a two-component injection molding process.
  • a stamped grid is molded as a pre-molded part or insert with an electrically non-conductive thermoplastic. The plug formed thereby is then encapsulated in a second injection molding process with the plastic of the housing shell.
  • a similar plastic is used in both injection molding processes, preferably a polyamide, polybutylene terephthalate, or polyphenylene sulfide material.
  • a mechanically stable and electrically safe electronics housing is provided, in which the pump electronics can be reliably encapsulated.
  • Such electronics housings are to be interpreted for relatively large temperature ranges or designed to be constructive.
  • the temperature range to be controlled or taken into account in the oil sump is typically between, for example, -40 ° C and + 130 ° C.
  • the lubricant (oil) used has a viscosity which is temperature-dependent and decreases with increasing temperature, that is to say is greater at lower temperatures than at higher temperatures.
  • the used Lubricant or oil have aggressive additives that can attack and damage the electronics.
  • capillary gaps often occur between the plastic of the encapsulation and the stamped grid, through which the oil can penetrate into the electronics housing.
  • These columns have hitherto been laboriously sealed by additional sealing materials outside the electronics housing around the plug.
  • additional sealing requires an additional manufacturing step in the production and is thus associated with additional costs.
  • the invention has for its object to provide an electronics housing, which provides inexpensive and structurally simple, a particularly fluid-tight housing for pump electronics of an electric motor auxiliary pump of a motor vehicle. Furthermore, an electric motor pump with such Electronics housing and a method for producing such an electronic housing can be specified.
  • the electronics housing comprises a substantially closed housing shell for receiving and encapsulating preferably a pump electronics.
  • the pump electronics is expediently coupled or coupleable with an electromotive (auxiliary) pump for conveying a fluid in terms of signaling technology and performance.
  • the housing shell has an electrical connector which at least partially protrudes through the housing shell, wherein the connector is at least partially encased with a first material which swells upon contact with the fluid. By swelling the material, a substantially automatic sealing of the housing shell in the region of the plug is provided.
  • sources are to be understood as meaning a chemical reaction, adsorption, preferably absorption, or combinations thereof between the first material and the fluid, in which an increase in volume of the first material is effected.
  • the volume increase acts according to the invention as an increase of the sealing pressure in the region of the plug.
  • the pump is preferably an electromotive auxiliary or auxiliary pump for a motor vehicle, in particular an oil pump for lubricating transmission parts of a vehicle transmission.
  • the pumped fluid is here Expediently oil, for example, ATF oil (Automatic Transmission Fluid), and is also used for example for cooling the components or additional components of a drive train of such a motor vehicle.
  • ATF oil Automatic Transmission Fluid
  • the term oil is to be understood here in particular not restricting to mineral oils. Rather, a fully synthetic or semi-synthetic oil, a silicone oil or other oily liquids such as a hydraulic fluid or a cooling lubricant can be used, with a respective corresponding swelling material is used for the plug.
  • the pump electronics preferably include, inter alia, an electronic circuit or control unit for controlling and regulating a signal-technically coupled electric motor of the pump and sensors for detecting engine signals.
  • the pump electronics is electrically conductively coupled by means of one or more connectors with an electric motor of the pump, actuators and / or a vehicle wiring harness.
  • a plug to be designed with a plurality of strip conductors for the various electronic components, or for a plurality of plugs to be provided on the casing shell, wherein preferably each plug is at least partially encased by the swelling material.
  • the housing shell when the first material swells, the housing shell is hermetically or fluid-tightly sealed in the area of the plug.
  • the swelling of the first material thus ensures that no oil gets into the pump electronics.
  • only the material swells in direct contact with the oil, so that, for example capillary gaps are automatically sealed.
  • the electronics housing is structurally simple to prevent leaks at high temperature fluctuations in the operation of the oil pump and the associated housing expansion, that is different dimensions of the housing shell and / or the plug with increasing temperatures and thus decreasing viscosity of the oil used.
  • the housing shell is an injection molded part.
  • thermoplastic plastic material that is chemically inert with respect to contact with the oil, preferably a polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), or polyphenylene sulfide (PPS) material.
  • PA polyamide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the plug is a stamped grid encapsulated with the first material, whereby in particular an insert part is formed, which in a preferred embodiment is at least partially encapsulated in the housing shell.
  • an insert is in particular a component to understand, which is fully inserted into an injection mold and completely or at least partially encapsulated by a second component.
  • the insert and the housing shell as a second component thus form a compact and mechanically stable unit.
  • this allows a simple and cost-effective production of the electronics housing in the manner of a two-component method, wherein in a suitable embodiment according to the method is provided that the plug at least partially encapsulated with the swelling first material and the insert formed thereby subsequently with a second material the housing shell is overmoulded.
  • the plug is molded from the outside positively with the second material of the housing shell.
  • the stamped grid of the insert has a number of blade contacts as electrical plug connection within the housing shell. These blade contacts are at least partially encapsulated by the first material, and are additionally encapsulated in the region of the encapsulation within the housing shell from the outside with the second material.
  • the second material thus encloses or encloses the encapsulation by the first material essentially in a form-fitting manner, so that when the material volume increase is swelled only in the material Direction of the blade contacts or capillary columns takes place. Due to the additional non-swelling sheathing, the sealing pressure is additionally increased by the volume increase, so that the housing shell is particularly fluid-tight. Furthermore, an uncontrolled swelling of the material in the direction of the pump electronics is prevented.
  • the first material is an elastic plastic material or elastomer.
  • the elastomer is in particular a styrene and butadiene copolymer, which swells in contact with the preferably mineral oil.
  • the elastomer is suitably a styrene-butadiene rubber (SBR) which makes manufacturing particularly cost effective.
  • the electronics housing serves to receive and encapsulate a pump electronics of an electromotive pump for conveying a fluid, in particular an electromotive auxiliary pump of a motor vehicle.
  • the fluid is preferably a mineral lubricating oil for the at least temporary lubrication of transmission parts of a vehicle transmission, in particular of an automatic transmission.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that the tendency to leak contact area of a plug of the electronics housing is designed self-sealing.
  • the embodiment of the plug as a molded with a swelling material insert part of the housing shell is counteracted in a structurally particularly simple and cost-effective way of penetration of the fluid into the interior of the housing.
  • swelling the area between the insert and the housing shell as well as in operation the capillary gap between the Einlegeteilumspritzung and the over-molded conductor tracks of the plug reliably and automatically sealed occurring pump.
  • the housing shell is preferably made of a mechanically stable thermoplastic or thermosetting plastic, so that the pump electronics arranged therein is reliably protected. Only the encapsulation of the plug is made of a swelling plastic, which is ensured by an additional sheath through the thermoplastic, that the plastic preferably swells only locally in a defined volume. As a result, a particularly high sealing pressure is generated during the volume increase, as a result of which the housing shell is hermetically and fluid-tightly sealed.
  • a possible combination of materials for use in an oil pump includes, for example, a PA, PBT or PPS plastic for the housing shell with a SBR or silicone rubber as a swelling encapsulation for the insert.
  • the invention is not limited to the above-described application in an oil pump. Rather, by a suitable choice of materials and electronics housing against other fluids are made self-sealing. Thus, it is conceivable, for example, for an electromotive water pump of a vehicle windshield wiper, that the housing shell made of a PPS plastic and the connector is molded with a water-swelling PA plastic.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an oil circuit of a motor vehicle, with an oil sump, an oil pump, in particular an electric motor driven or driven auxiliary or auxiliary pump for a motor vehicle gear, with three gear parts and with an electronics housing for receiving and encapsulating a pump electronics,
  • Fig. 2 is a perspective view of the electronics housing with a
  • Fig. 3 is a perspective view of a first connector
  • Fig. 4 in perspective view a second connector.
  • Fig. 1 shows schematically an oil circuit 2 of a motor vehicle.
  • the oil circuit 2 comprises an electromotive pump or oil pump 4 for conveying a fluid 6, in particular a mineral (lubricating) oil, as a lubricant for particular moving transmission parts 8 of a vehicle transmission.
  • the gear parts 8 are moving parts or components of the vehicle transmission, such as bearings or actuators.
  • the oil circuit 2 further comprises an oil sump 10 for receiving excess oil 6.
  • a pump electronics 12 is signal-coupled with the oil pump 4.
  • the pump electronics 12 is arranged in a fluid-tight electronics housing 14 for protection from the oil 6.
  • the electronics housing 14 comprises a housing shell 16 and two electrical plugs 18a and 18b, which project at least partially through the housing shell 16.
  • the pump electronics 12 further includes an electronic circuit, not shown, which is electrically conductively coupled by means of the plug 18 a and 18 b on the one hand to the electric motor and on the other hand to a vehicle wiring harness.
  • the motor current provided via the vehicle wiring harness is commutated by means of the electronic circuit, so that it is suitable for the operation of the preferably brushless electric motor.
  • the plugs 18a and 18b are essentially stamped grid with a number of conductor paths 20 designed as blade contacts as electrical plug connection elements, of which only one is provided with a reference number by way of example.
  • the plugs 18a and 18b are - as in Fig. 3 and Fig. 4 comparatively clearly visible - designed as a pre-molded parts or inserts.
  • the conductor tracks 20 are at least partially encased by an encapsulation 22 in the course of a first injection molding process.
  • the encapsulation 22 in this embodiment is a styrene and butadiene copolymer, in particular an elastic styrene-butadiene rubber, which swells upon contact with the oil 6, ie increases its volume.
  • the housing shell 16 is molded around the plugs 18a and 18b in a second injection molding process.
  • the housing shell 16 is preferably made of a thermoplastic, in particular a polyamide plastic.
  • the encapsulations 22 of the plugs 18a and 18b inside the housing shell 16 are again encapsulated externally with the housing shell material.
  • the conductor tracks 20 are substantially enclosed by the housing shell 16 in a form-fitting manner.
  • the electronics housing 14 is arranged together with the oil pump 4 in the oil sump 10 of FIG. In this case, the electronics housing 14 is completely or at least partially directly in the oil 6 a.
  • the vehicle transmission and thus the oil pump 4 and the electronics housing 14 are suitable and set up in operation for a temperature range of -40 ° C and + 130 ° C.
  • the plug 18 are designed as inserts with a swelling encapsulation 22, which has an increase in volume when in contact with the oil.
  • the additional positive encapsulation by means of the housing shell 16 ensures that the increase in volume counteracts further penetration of the oil 6 and thus seals fluid-tight in the contact area with the oil 6.
  • the electronics housing 14 is self-sealingly protected against penetrating oil 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektronikgehäuse (14), insbesondere für eine Pumpenelektronik (12) einer elektromotorischen Hilfspumpe (4) für ein Kraftfahrzeug zur Beförderung eines Fluids (6), mit einer Gehäuseschale (16) und einem elektrischen Stecker (18), wobei der Stecker (18) durch die Gehäuseschale (16) zumindest teilweise hindurchragt, und wobei der Stecker (18) zumindest teilweise mit einem bei einem Kontakt mit dem Fluid (6) quellenden ersten Material ummantelt ist.

Description

Beschreibung
Elektronikgehäuse
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Pumpen, vorzugsweise auf dem Gebiet der elektrischen beziehungsweise elektromotorisch be- oder angetriebenen Pumpen, und betrifft ein Elektronikgehäuse für eine Pumpenelektronik. Sie betrifft weiter eine Pumpe mit einem derartigen Elektronikgehäuse, sowie ein Verfahren zur Herstellung oder Montage des Elektronikgehäuses. Unter Pumpe wird hierbei insbesondere eine Hilfs- oder Hauptpumpe in einem oder für ein Kraftfahrzeug verstanden.
Eine elektrische Ölpumpe und insbesondere auch eine sogenannte Hilfs- oder Zusatzpumpe dient zum Fördern von Öl für Steuerungsaufgabe oder zur Kühlung für insbesondere bewegte Teile oder Komponenten, beispielsweise auch eines verbrennungsmotorisch, hybridtechnisch oder elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (Kraftfahrzeugs). Eine derartige Ölpumpe erzeugt üblicherweise aufgrund deren Fördereigenschaften einen Ölkreislauf, mit einem Druck- und Volumenstrom. Eine beispielsweise elektrisch oder elektromotorisch angetriebene Hilfs- oder Zusatzpumpe dient häufig zur zumindest zeitweisen Schmierung oder Zusatzschmierung von Getriebeteilen eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes. Das geförderte Öl dient auch zur Kühlung der Komponenten oder Zusatzkomponenten des Antriebsstranges eines derartigen Fahrzeugs.
Zur Steuerung und Regelung umfasst eine derartige Ölpumpe herkömmlicherweise eine Pumpenelektronik. Die Pumpenelektronik weist unter anderem eine elektronischen Schaltung, Sensoren und/oder eine elektronische Verbindung an einen Kabelbaum des Fahrzeugs sowie oftmals elektrische Schnittstellen zur An- steuerung von Aktuatoren auf. Die Pumpenelektronik ist geeigneterweise inner- halb einer im Wesentlichen geschlossenen Gehäuseschale eines Elektronikgehäuses verbaut. Die elektrischen Verbindungen und Schnittstellen sind typischerweise durch einen oder mehrere Stecker realisiert, die zumindest teilweise durch das Elektronikgehäuse hindurch ragen, und somit eine elektrisch leitfähige Ver- bindungs- oder Anschlussmöglichkeit zwischen der Pumpenelektronik innerhalb der Gehäuseschale und beispielsweise Motorleitungen des Elektromotors bereitstellen. In einer typischen Einbausituation ist das Elektronikgehäuse - und somit die Pumpenelektronik - zusammen mit der Ölpumpe in dem Ölsumpf des Fahrzeuggetriebes angeordnet. Hierbei liegt das Elektronikgehäuse vollständig oder zumindest teilweise direkt im Öl ein.
Zum Schutz der empfindlichen Pumpenelektronik ist es beispielsweise bekannt, hermetisch dichte Stahlgehäuse als Elektronikgehäuse zu verwenden, aus denen eingeglaste Stifte als Stecker zur elektrischen Kopplung der Pumpenelektronik herausragen. Vorzugsweise werden jedoch beispielsweise aus der DE 195 15 622 A1 oder DE 10 2013 220 599 A1 bekannte Gehäuse verwendet, die oftmals in einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt sind. Hierbei wird ein Stanzgitter als ein Vorspritzling oder Einlegeteil mit einem elektrisch nicht leitfähigen thermoplastischen Kunststoff umspritzt. Der dadurch gebildete Stecker wird anschließend in einem zweiten Spritzgussverfahren mit dem Kunststoff der Gehäuseschale umspritzt. Typischerweise wird in beiden Spritzgussverfahren ein ähnlicher Kunststoff verwendet, bevorzugterweise ein Polyamid-, Polybutylen- terephthalat-, oder Polyphenylensulfid-Material. Dadurch ist ein mechanisch stabiles und elektrisch sicheres Elektronikgehäuse bereitgestellt, in dem die Pumpenelektronik betriebssicher eingekapselt werden kann.
Derartige Elektronikgehäuse sind für relativ große Temperaturbereiche auszulegen beziehungsweise konstruktiv zu gestalten. Der zu beherrschende oder zu berücksichtigende Temperaturbereich im Ölsumpf liegt typischerweise zwischen beispielsweise -40°C und +130°C. Zu berücksichtigen ist hierbei auch, dass das verwendete Schmiermittel (Öl) eine Viskosität aufweist, die temperaturabhängig ist und mit zunehmender Temperatur abnimmt, das heißt bei niedrigeren Temperaturen größer ist als bei höheren Temperaturen. Ferner kann das eingesetzte Schmiermittel oder Öl aggressive Additive aufweisen, welche die Elektronik angreifen und schädigen können.
Insbesondere bei höheren Betriebstemperaturen oder bei betriebsbedingt steigenden Temperaturen nimmt daher auch die Gefahr von Leckagen zu. Grund hierfür ist, dass einerseits die Vermeidung von Leckagen ein entsprechend dichtes Elektronikgehäuse bedingt, während andererseits aufgrund der hohen Temperaturschwankungen Gehäusedehnungen, das heißt unterschiedliche Ausdehnungen des Elektronikgehäuses und/oder der Stecker bei zunehmenden Temperaturen und damit sinkender Viskosität des eingesetzten Öls oder Schmiermittels zunehmend zu Leckagen neigen, welche bei niedrigen Temperaturen und somit hoher Viskosität des Öls beziehungsweise des Schmiermittels eine vergleichsweise wenig ausgeprägte Neigung zeigen. Nachteiligerweise verstärken Druckänderungen der im Elektronikgehäuse eingeschlossenen Luft derartige Neigungen zu Leckagen, sodass hohe mechanische Anforderungen an die Fluiddichtigkeit des Elektronikgehäuse gestellt sind.
Insbesondere im Bereich des umspritzten Stanzgitters treten hierbei häufig kapillare Spalte zwischen dem Kunststoff der Umspritzung und dem Stanzgitter auf, durch die das Öl in das Elektronikgehäuse eindringen kann. Diese Spalten werden bisher aufwendig durch zusätzliche Abdichtwerkstoffe außerhalb des Elektronikgehäuses um den Stecker herum abgedichtet. So ist es beispielsweise aus der DE 10 201 1 085 054 A1 bekannt, dass bei einem mit einem thermoplastischen Kunststoff umspritzten Stanzgitter zur Abdichtung zwischen dem Kunststoff und dem Stanzgitter ein duroplastischen Kunststoff oder ein flüssiger Silikonklebstoff eingebracht wird. Das zusätzliche Abdichten erfordert einen zusätzlichen Fertigungsschritt bei der Herstellung und ist somit mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronikgehäuse anzugeben, das kostengünstig und konstruktiv einfach ein besonders fluiddichtes Gehäuse für eine Pumpenelektronik einer elektromotorischen Hilfspumpe eines Kraftfahrzeugs bereitstellt. Des Weiteren sollen eine elektromotorische Pumpe mit einem derartigen Elektronikgehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elektronikgehäuses angegeben werden.
Bezüglich des Elektronikgehäuses wird die genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , bezüglich einer das Elektronikgehäuse umfassenden elektromotorischen Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Elektronikgehäuses mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Hierzu umfasst das Elektronikgehäuse eine im Wesentlichen geschlossene Gehäuseschale zur Aufnahme und Einkapselung vorzugsweise einer Pumpenelektronik. Die Pumpenelektronik ist zweckmäßigerweise mit einer elektromotorischen (Hilfs-)Pumpe zur Beförderung eines Fluids signaltechnisch und leistungstechnisch gekoppelt oder koppelbar. Zu diesem Zweck weist die Gehäuseschale einen elektrischen Stecker auf, der zumindest teilweise durch die Gehäuseschale hindurchragt, wobei der Stecker mit einem ersten Material zumindest teilweise ummantelt ist, das bei einem Kontakt mit dem Fluid quellt. Durch das Quellen des Materials wird eine im Wesentlichen selbsttätige Abdichtung der Gehäuseschale im Bereich des Steckers bereitgestellt.
Unter Quellen ist insbesondere eine chemische Reaktion, Adsorption, vorzugsweise eine Absorption, oder Kombinationen hieraus zwischen dem ersten Material und dem Fluid zu verstehen, bei der eine Volumenzunahme des ersten Materials bewirkt wird. Die Volumenzunahme wirkt erfindungsgemäß als eine Erhöhung des Dichtungsdruckes im Bereich des Steckers. Dadurch werden kapillare Spalten zwischen der Gehäuseschale und dem Stecker ohne zusätzliche Abdichtstoffe abgedichtet, wodurch die Herstellung des Elektronikgehäuses vereinfacht wird, was sich zuträglich auf die Herstellungskosten auswirkt.
Bei der Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine elektromotorische Hilfs- o- der Zusatzpumpe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Ölpumpe zur Schmierung von Getriebeteilen eines Fahrzeuggetriebes. Das geförderte Fluid ist hierbei zweckmaßigerweise Öl, beispielsweise ATF-ÖI (Automatic transmission fluid), und dient beispielsweise auch zur Kühlung der Komponenten oder Zusatzkomponenten eines Antriebsstranges eines derartigen Kraftfahrzeugs. Der Begriff Öl ist hierbei insbesondere nicht einschränkend auf mineralische Öle zu verstehen. Vielmehr können auch ein vollsynthetisches oder teilsynthetisches Öl, ein Silikonöl oder andere ölartige Flüssigkeiten wie beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit oder ein Kühlschmierstoff verwendet werden, wobei ein jeweils entsprechendes quellendes Material für den Stecker eingesetzt wird.
Die Pumpenelektronik umfasst vorzugsweise unter anderem eine elektronische Schaltung oder Steuereinheit zur Steuerung und Regelung eines signaltechnisch gekoppelten Elektromotors der Pumpe sowie Sensoren zur Detektion von Motorsignalen. Zum Zwecke einer Signal- und/oder stromtechnischen Kopplung ist die Pumpenelektronik mittels einer oder mehrerer Stecker mit einem Elektromotor der Pumpe, Aktoren und/oder einem Fahrzeugkabelbaum elektrisch leitfähig gekoppelt. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass ein Stecker mit mehreren Leiterbahnen für die verschiedenen Elektronikkomponenten ausgeführt ist, oder an der Gehäuseschale mehrere Stecker vorgesehen sind, wobei vorzugsweise jeder Stecker von dem quellenden Material zumindest teilweise ummantelt ist.
In einer geeigneten Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei einem Quellen des ersten Materials die Gehäuseschale im Bereich des Steckers hermetisch beziehungsweise fluiddicht abgedichtet wird/ist. Durch das Quellen des ersten Materials wird somit sichergestellt, dass kein Öl in die Pumpenelektronik gelangt. Insbesondere quellt lediglich das Material im direkten Kontakt mit dem Öl, sodass beispielsweise kapillare Spalten selbsttätig abgedichtet werden. Dadurch ist das Elektronikgehäuse konstruktiv einfach dazu eingerichtet, Leckagen bei hohen Temperaturschwankungen im Betrieb der Ölpumpe und die damit einhergehenden Gehäusedehnungen, das heißt unterschiedliche Ausdehnungen der Gehäuseschale und/oder des Steckers bei zunehmenden Temperaturen und damit sinkender Viskosität des eingesetzten Öls zu vermeiden. Zum Zwecke einer einfachen und kostengünstigen Herstellung ist in einer geeigneten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Gehäuseschale ein Spritzgussteil ist. Bevorzugterweise wird hierzu ein thermoplastisches Kunststoffmaterial verwendet, das chemisch inert bezüglich eines Kontakts mit dem Öl ist, bevorzugterweise ein Polyamid- (PA), Polybutylenterephthalat- (PBT), oder Polyphenylen- sulfid-Material (PPS). Dadurch ist ein mechanisch stabiles Gehäuse für die Pumpenelektronik bereitgestellt.
In einer geeigneten Weiterbildung ist der Stecker ein mit dem ersten Material um- spritztes Stanzgitter, wobei hierdurch insbesondere ein Einlegeteil gebildet ist, welches in einer bevorzugten Ausführung zumindest zum Teil in der Gehäuseschale umspritzt ist. Unter einem Einlegeteil ist insbesondere ein Bauteil zu verstehen, das in eine Spritzgussform fertig eingelegt und von einem zweiten Bauteil vollständig oder zumindest teilweise umspritzt wird. Das Einlegeteil und die Gehäuseschale als zweites Bauteil bilden somit eine kompakte und mechanisch stabile Einheit.
Insbesondere ist hierdurch eine einfache und kostengünstige Herstellung des Elektronikgehäuse nach Art eines Zwei-Komponenten-Verfahrens ermöglicht, wobei in einer geeigneten Ausgestaltung verfahrensgemäß vorgesehen ist, dass der Stecker zumindest teilweise mit dem quellenden ersten Material umspritzt und das dadurch gebildete Einlegeteil anschließend mit einem zweiten Material der Gehäuseschale umspritzt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Stecker von Außen formschlüssig mit dem zweiten Material der Gehäuseschale umspritzt. In einer geeigneten Ausgestaltungsform weist das Stanzgitter des Einlegeteils eine Anzahl von Messerkontakten als elektrische Steckverbindung innerhalb der Gehäuseschale auf. Diese Messerkontakte sind zumindest teilweise von dem ersten Material umspritzt, und sind zusätzlich im Bereich der Umspritzung innerhalb der Gehäuseschale von Außen mit dem zweiten Material umspritzt. Das zweite Material ummantelt oder umschließt somit die Umspritzung durch das erste Material im Wesentlichen formschlüssig, sodass bei einem Quellen des Materialsolumenzunahme lediglich in Richtung der Messerkontakte beziehungsweise kapillaren Spalten erfolgt. Durch die zusätzliche nicht quellende Ummantelung wird der Dichtungsdruck durch die Volumenzunahme zusätzlich erhöht, sodass die Gehäuseschale besonders fluid- dicht ist. Weiterhin wird einem unkontrollierten Quellen des Materials in Richtung der Pumpenelektronik vorgebeugt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das erste Material ein elastisches Kunst- stoffmaterial beziehungsweise Elastomer. Dadurch können die Temperaturschwankungen im Betrieb der Ölpumpe, beziehungsweise die dadurch auftretenden Gehäusedehnungen, das heißt unterschiedliche Ausdehnungen der Gehäuseschale und/oder des Steckers bei zunehmenden Temperaturen einfach ausgeglichen werden. Dadurch werden mechanische Verspannungen des Elektronikgehäuses vorteilhaft reduziert oder vermieden.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Elastomer insbesondere ein Styrol und Butadien Coplymer, das in Kontakt mit dem vorzugsweise mineralischen Öl quellt. In einer typischen Ausführungsform ist das Elastomer geeigneterweise ein Styrol- Butadien-Kautschuk (SBR), wodurch die Herstellung besonders kostengünstig ist.
In der bevorzugten Anwendung dient das Elektronikgehäuse zur Aufnahme und Einkapselung einer Pumpenelektronik einer elektromotorischen Pumpe zum Befördern eines Fluids, insbesondere einer elektromotorischen Hilfspumpe eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Fluid handelt es sich bevorzugterweise um ein mineralisches Schmieröl zur zumindest zeitweisen Schmierung von Getriebeteilen eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der zur Leckage neigende Kontaktbereich eines Steckers des Elektronikgehäuses selbstabdichtend ausgeführt ist. Durch die Ausführung des Steckers als ein mit einem quellenden Material umspritztes Einlegeteil der Gehäuseschale ist auf eine konstruktiv besonders einfache und kostengünstige Weise einem Eindringen des Fluids in das Innere des Gehäuses entgegengewirkt. Durch das Quellen werden der Bereich zwischen dem Einlegeteil und der Gehäuseschale sowie die im Betrieb der Pumpe auftretenden kapillaren Spalte zwischen der Einlegeteilumspritzung und den umspritzten Leiterbahnen des Steckers zuverlässig und selbsttätig abgedichtet.
Hierbei sind vorzugsweise zwei unterschiedliche Werkstoffe oder Materialien für die Gehäuseschale und die Umspritzung des Steckers vorgesehen. Die Gehäuseschale wird vorzugsweise aus einem mechanisch stabilen Thermoplast oder Duroplast hergestellt, sodass die darin angeordnete Pumpenelektronik betriebssicher geschützt ist. Lediglich die Umspritzung des Steckers ist aus einem quellenden Kunststoff gefertigt, wobei durch eine zusätzliche Ummantelung durch den Thermoplast sichergestellt wird, dass der Kunststoff vorzugsweise lediglich lokal in einem definierten Volumen quellt. Dadurch wird ein besonders hoher Abdichtungsdruck bei der Volumenzunahme erzeugt, wodurch die Gehäuseschale hermetisch und fluiddicht abgedichtet wird.
Eine mögliche Materialkombination für die Anwendung bei einer Ölpumpe umfasst beispielsweise einen PA-, PBT- oder PPS-Kunststoff für die Gehäuseschale mit einem SBR oder Silikonkautschuk als quellende Umspritzung für das Einlegeteil.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die voran beschriebene Anwendung bei einer Ölpumpe beschränkt. Vielmehr können durch eine geeignete Materialwahl auch Elektronikgehäuse gegen andere Fluide selbstdichtend ausgeführt werden. So ist es beispielsweise für eine elektromotorische Wasserpumpe eines Fahrzeugscheibenwischers denkbar, dass die Gehäuseschale aus einem PPS-Kunststoff hergestellt und der Stecker mit einem wasserquellenden PA-Kunststoff umspritzt ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Ölkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem Ölsumpf, einer Ölpumpe, insbesondere eine elektromotorisch betriebene oder angetriebene Hilf- oder Zusatzpumpe für ein Kraftfahrzeug- getriebe, mit drei Getriebeteilen sowie mit einem Elektronikgehäuse zur Aufnahme und Einkapselung einer Pumpenelektronik,
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung das Elektronikgehäuse mit einer
Gehäuseschale und einer Anzahl an Steckern,
Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung einen ersten Stecker, und
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung einen zweiten Stecker.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Ölkreislauf 2 eines Kraftfahrzeugs. Der Ölkreislauf 2 umfasst ein elektromotorische Pumpe oder Ölpumpe 4 zur Beförderung eines Fluids 6, insbesondere eines mineralisches (Schmier-)Öls, als Schmiermittel für insbesondere bewegte Getriebeteile 8 eines Fahrzeuggetriebes. Die Getriebeteile 8 sind bewegte Teile oder Komponenten des Fahrzeuggetriebes, beispielsweise Lager oder Aktoren. Der Ölkreislauf 2 weist weiterhin einen Ölsumpf 10 zur Aufnahme von überschüssigen Öl 6 auf.
Zur Regelung und Ansteuerung eines nicht näher dargestellten Elektromotors der Ölpumpe 4 ist eine Pumpenelektronik 12 signaltechnisch mit der Ölpumpe 4 gekoppelt. Die Pumpenelektronik 12 ist in einem fluiddichten Elektronikgehäuse 14 zum Schutz vor dem Öl 6 angeordnet.
Wie in Fig. 2 ersichtlich ist umfasst das Elektronikgehäuse 14 eine Gehäuseschale 16 sowie zwei elektrische Steckern 18a und 18b, die zumindest teilweise durch die Gehäuseschale 16 hindurchragen. Die Pumpenelektronik 12 umfasst weiterhin eine nicht näher dargestellte elektronische Schaltung die mittels der Stecker 18a und 18b an einerseits an den Elektromotor und andererseits an einen Fahrzeugkabelbaum elektrisch leitfähig gekoppelt ist. Der über den Fahrzeugkabelbaum bereitgestellte Motorstrom wird mittels der elektronischen Schaltung kommutiert, sodass er für den Betrieb des vorzugsweise bürstenlosen Elektromotors geeignet ist. Die Stecker 18a und 18b sind im Wesentlichen Stanzgitter mit einer Anzahl an als Messerkontakte ausgeführten Leiterbahnen 20 als elektrische Steckverbindungselemente, von denen lediglich jeweils eine beispielhaft mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Stecker 18a und 18b sind - wie in Fig. 3 und Fig. 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich wird - als Vorspritzlinge beziehungsweise Einlegeteile ausgeführt. Zu diesem Zweck sind die Leiterbahnen 20 zumindest teilweise von einer Umspritzung 22 im Zuge eines ersten Spritzgussverfahrens ummantelt. Die Umspritzung 22 ist in dieser Ausführung ein Styrol- und Butadien- Copolymer, insbesondere ein elastischer Styrol-Butadien-Kautschuk, der bei einem Kontakt mit dem Öl 6 quellt, das heißt sein Volumen vergrößert.
Die Gehäuseschale 16 ist in einem zweiten Spritzgussverfahren um die Stecker 18a und 18b herumgespritzt. Die Gehäuseschale 16 ist vorzugsweise aus einem Thermoplast, insbesondere einem Polyamidkunststoff, gefertigt. Hierbei sind - wie in Fig. 2 ersichtlich - die Umspritzungen 22 der Stecker 18a und 18b innerhalb der Gehäuseschale 16 nochmals von Außen mit dem Gehäuseschalenwerkstoff umspritzt. Dadurch sind die Leiterbahnen 20 im Wesentlichen formschlüssig von der Gehäuseschale 16 umschlossen.
Wie in Fig. 1 angedeutet, ist in einer typischen Einbausituation das Elektronikgehäuse 14 zusammen mit der Ölpumpe 4 in dem Ölsumpf 10 des angeordnet. Hierbei liegt das Elektronikgehäuse 14 vollständig oder zumindest teilweise direkt im Öl 6 ein. Das Fahrzeuggetriebe und somit die Ölpumpe 4 und das Elektronikgehäuse 14 sind im Betrieb für einen Temperaturbereich von -40°C und +130°C geeignet und eingerichtet.
Insbesondere bei höheren Betriebstemperaturen oder bei betriebsbedingt steigenden Temperaturen treten mitunter Gehäusedehnungen, das heißt unterschiedliche Ausdehnungen des Elektronikgehäuses 14 und/oder der Stecker 18a, 18b, auf. Dadurch treten insbesondere im Bereich der umspritzten Stanzgitter häufig kapillare Spalte zwischen der Umspritzung 22 und den Leiterbahnen 20 auf, in die das Öl 6 vom Ölsumpf 10 her hineinfließen kann. Fließt Öl 6 in einen derartigen Spalt, so kommt es in direkten Kontakt mit dem Sty- rol-Butadien-Kautschuk der Umspritzungen 22, der daraufhin anfängt zu quellen. Die daraus resultierende Volumenzunahme ist durch die formschlüssig umspritzte Gehäuseschale 16 eingeschränkt, wodurch sich der Dichtungsdruck insbesondere im Bereich der kapillaren Spalte erhöht. Dadurch werden die Spalte durch das Öl 6 selbsttätig von dem Elektronikgehäuse 14 abgedichtet, sodass die eingekapselte Pumpenelektronik 12 fluiddicht untergebracht ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
So können beispielsweise auch andere Materialien und Werkstoffe für die Herstellung des Elektronikgehäuses 14 verwendet werden. Wesentlich ist, dass die Stecker 18 als Einlegeteile mit einer quellenden Umspritzung 22 ausgeführt sind, die bei einem Kontakt mit dem Öl eine Volumenzunahme aufweist. Durch die zusätzliche formschlüssige Umspritzung mittels der Gehäuseschale 16 wird sichergestellt, dass die Volumenzunahme einem weiteren Eindringen des Öls 6 entgegenwirkt und somit im Kontaktbereich mit dem Öl 6 fluiddicht abdichtet. Dadurch ist das Elektronikgehäuse 14 selbstabdichtend gegen eindringendes Öl 6 geschützt.
Bezugszeichenliste
2 Ölkreislauf
4 Öl pumpe/Pumpe
6 Fluid/Öl
8 Getriebeteile
10 Ölsumpf
12 Pumpenelektronik
14 Elektronikgehäuse
16 Gehäuseschale
18a, 18b Stecker
20 Leiterbahn
22 Umspritzung

Claims
Ansprüche
Elektronikgehäuse (14), insbesondere für eine Pumpenelektronik (12) einer elektromotorischen Pumpe (4) für ein Kraftfahrzeug zur Beförderung eines Fluids (6), mit einer Gehäuseschale (16) und einem elektrischen Stecker (18),
- wobei der Stecker (18) durch die Gehäuseschale (16) zumindest teilweise hindurchragt, und
- wobei der Stecker (18) zumindest teilweise mit einem bei einem Kontakt mit dem Fluid
(6) quellenden ersten Material ummantelt ist.
Elektronikgehäuse (14) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem Quellen des ersten Materials die Gehäuseschale (16) im Bereich des Steckers (18) fluiddicht abgedichtet ist.
Elektronikgehäuse (14) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gehäuseschale (16) ein Spritzgussteil ist.
Elektronikgehäuse (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stecker (18) ein mit dem ersten Material umspritztes Stanzgitter ist.
Elektronikgehäuse (14) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stecker (18) ein zumindest zum Teil in der Gehäuseschale (16) umspritztes Einlegeteil ist.
Elektronikgehäuse (14) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (18) von Außen formschlüssig mit einem zweiten Material der Gehäuseschale (16) umspritzt ist.
7. Elektronikgehäuse (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Material ein elastisches Kunststoffmaterial ist.
8. Elektronikgehäuse (14) nach 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Material ein Styrol- und Butadien-Copolymer ist.
9. Elektromotorische Pumpe (4) zum Befördern eines Fluids (6), insbesondere eine elektromotorische Pumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Pumpenelektronik (12) innerhalb eines Elektronikgehäuses (14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zur Herstellung eines Elektronikgehäuses (14), insbesondere für eine Pumpenelektronik (12) einer elektromotorischen Pumpe (4) für ein Kraftfahrzeug zur Beförderung eines Fluids (6),
- bei welchem ein Stecker (18) mit einem bei einem Kontakt mit dem Fluid (6) quellenden ersten Material zumindest teilweise umspritzt wird, und
- bei welchem der Stecker (18) um das erste Material herum mit einem zweiten Material einer Gehäuseschale (16) umspritzt wird.
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