WO2020173802A1 - Pumpeinheit aufweisend einen steckverbinder mit sinterfilter zum druckausgleich - Google Patents

Pumpeinheit aufweisend einen steckverbinder mit sinterfilter zum druckausgleich Download PDF

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Conrad Nickel
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Definitions

  • the present invention relates to a pump unit with the features of the preamble of claim 1.
  • DC motors include a rotor which is connected to a motor shaft and is rotatably supported in a housing.
  • the rotor is provided with permanent magnets.
  • a stator is arranged in the rotor and carries a number of windings on an iron core.
  • the windings When activated, the windings generate a magnetic field that drives the rotor to rotate.
  • the windings are usually wound in three phases and are accordingly provided with three electrical connections via which the windings can be connected to a control unit (ECU).
  • ECU control unit
  • These control units are used in particular in the engine compartment, where they are exposed to considerable temperature fluctuations, which can lead to greater pressure fluctuations inside the housing.
  • semipermeable membranes are known from the prior art which, arranged via a ventilation opening, allow air and also water vapor to pass through the membrane to the outside and inside, but not water in liquid form.
  • the object of the present invention is to provide a pump unit with the simplest possible connector and with the simplest possible ventilation element.
  • a pump unit has an electric motor with a printed circuit board carrying a control unit, one by means of the electric motor
  • the driven pump a housing surrounding the circuit board, and a plug connector which is attached to the outside of the housing with a flange which covers an opening in the housing and which has contacts for direct electrical contacting of the circuit board which penetrate the opening of the housing , wherein the connector has a pressure compensation element for venting the housing, which comprises a sintered filter.
  • the plug connector preferably has a connection area for a connection outside the housing
  • the sintered filter is preferably inserted into a first opening of a ventilation channel extending through the connector.
  • the ventilation channel preferably runs at least partially parallel and
  • the connector comprises a cranked base housing in which the contacts run and which adjoins the flange, the base housing having the first opening.
  • the sintered filter is preferably inserted into the first opening of the ventilation duct, the ventilation duct penetrating the base housing from the first opening to a second opening, the second opening being in the area of the opening of the housing.
  • the base housing has the first opening of the ventilation channel on the side of the crank.
  • the sintered filter is preferably connected to the connector in a sealed manner by ultrasonic welding, laser beam welding or gluing.
  • the sintered filter is at least partially covered by a protective geometry on the side remote from the housing.
  • This protective geometry protects the sintered filter from damage by water vapor.
  • Protective geometry can include, for example, a pot-shaped cover which has openings in its edge for venting the housing.
  • the sintered filter preferably has sintered plastic, which has a hydrophobic effect due to the finest pores.
  • the case is a metal case.
  • the housing is preferably the pump and / or motor housing.
  • the pumping unit is preferably one
  • Water pump unit or water pump that is used in a motor vehicle Water pump unit or water pump that is used in a motor vehicle.
  • Fig. 1 a plan view of a conventional water pump with
  • Fig. 2 a three-dimensional view of a connector
  • FIG. 3 a longitudinal section through the connector from FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a water pump unit 1 known from the prior art with a housing 2.
  • an electric motor In the interior of the housing 2, an electric motor, a circuit board carrying a control unit and a pump are arranged.
  • the housing 2 has two openings 3, 4 on the end face near the circuit board.
  • a first opening 3 In a first opening 3 is a membrane with a clip to form a Pressure compensation element 5 used.
  • the second opening 4 is closed by a plug connector 6.
  • the plug connector 6 makes direct contact with the circuit board located inside the housing 2 with its contacts.
  • the connector 6 has a
  • FIGS. 2 and 3 show an embodiment of a connector 6 according to the invention, which, as described above, makes electrical contact with the circuit board of a pump and an outside of the housing
  • connection area 7 for a connector has a cylindrical and right-angled, cranked base housing 8.
  • the contacts 9 run in the basic housing 8.
  • the contacts 9 represent a line structure which is preferably produced by stamping from sheet copper.
  • the contacts 9 are bent by approximately 90 ° and run in an end region remote from the pump housing, the crank 10, radially outward, parallel to the surface of the housing, not shown.
  • the base housing 8 adjoins a flange 11 on the side close to the housing for fastening the plug connector 6 to the housing.
  • the base housing 8 sits with its end region close to the housing approximately perpendicularly on the flange 11.
  • the flange 11 has a closed groove 12 on its underside for inserting a seal.
  • the contact ends 13 protrude from the underside for direct electrical contact with the circuit board having the control unit.
  • the contact ends 13 are bulged pins. In particular, they are designed as press-fit pins for press-fit contact.
  • the housing-remote end of the base housing 8 is as
  • Connection area 7 designed for a connector.
  • the base housing 8 has a ventilation duct 14 for a
  • the basic housing 8 has a first opening 15 of the channel 14 on the side of the crank 10.
  • the first opening 15 is closed by a sintered filter 16 for pressure equalization.
  • the sintered filter 16 is connected to the plug connector 6 or the first opening 115 by ultrasonic welding, laser beam welding or gluing.
  • the ventilation channel 14 runs within the basic housing 8 approximately parallel to and at a distance from the contacts 9. The arrows shown symbolize the ventilation.
  • a second opening 18 of the channel 14 is located in the flange 11 in the area that interacts with the opening in the housing. The channel 15 is therefore angled by 90 °.
  • the filter filter 16 is at least partially covered by a protective geometry 19 on the outside. This protective geometry 19 serves to protect the sintered filter 16 from vapor pressure.
  • the sintered filter 16 is of one
  • cup-shaped cover 20 covered with a circular base surface 21 to protect against steam pressure.
  • the cover 20 is a so-called safetypad.
  • the base 21 is spaced from the surface of the base housing 8 and covers the opening 15 in the base housing 8.
  • the edge 22 of the cover 20 stands on the surface of the base housing 8 and has a plurality of elongated openings 23, which between the
  • Connection area 7 and the motor housing run and through which a vent of the arranged under the cover 20
  • the edge 22 of the cover has a low height.
  • the cover is glued onto the connector.
  • the connector 6 is preferably manufactured in a single injection-molded part.
  • the contacts 9 are encapsulated with plastic during manufacture and are thus formed in an integrated manner.
  • the housing of the pump unit is preferably a metal housing. The housing can be the pump housing and / or the motor housing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpeinheit (1) aufweisend einen Elektromotor mit einer eine Steuereinheit tragenden Leiterplatte, eine mittels des Elektromotors angetriebene Pumpe, ein die Leiterplatte umgebendes Gehäuse (2), und einen Steckverbinder (6), der auf der Außenseite des Gehäuses (2) mit einem Flansch (11) befestigt ist, der eine Öffnung (4) des Gehäuses überdeckt und der Kontakte (9) zur unmittelbaren elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte aufweist, die die Öffnung (4) des Gehäuses durchsetzen, wobei der Steckverbinder (6) ein Druckausgleichselement zur Entlüftung des Gehäuses (2) aufweist, welches einen Sinterfilter (16) umfasst.

Description

Pumpeinheit aufweisend einen Steckverbinder mit Sinterfilter zum Druckausgleich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpeinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Wasserpumpen weisen häufig Gleichstrommotoren auf. Die
Gleichstrommotoren umfassen einen Rotor, der mit einer Motorwelle verbunden ist und in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist mit Permanentmagneten versehen. In dem Rotor ist ein Stator angeordnet, der auf einem Eisenkern eine Anzahl von Wicklungen trägt. Bei geeigneter
Ansteuerung erzeugen die Wicklungen ein Magnetfeld, das den Rotor zur Rotation antreibt. Die Wicklungen werden üblicherweise dreiphasig gewickelt und werden dementsprechend mit drei elektrischen Anschlüssen versehen, über die die Wicklungen mit einer Steuereinheit (ECU) verbunden werden können. Diese Steuergeräte werden insbesondere im Motorraum eingesetzt und sind dort erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt, die zu größeren Druckschwankungen im Inneren des Gehäuses führen können. Zum Ausgleich dieser Druckschwankungen sind aus dem Stand der Technik semipermeable Membranen bekannt, die über eine Entlüftungsöffnung angeordnet Luft und auch Wasserdampf nach außen und innen über die Membran passieren lassen jedoch Wasser in flüssiger Form nicht. Bei
Wasserpumpen, die im Motorraum von Straßenfahrzeugen eingesetzt werden, besteht außerdem die Forderung zum Schutz der Pumpen vor von
Dampfdruckstrahlern erzeugtem Dampfdruck. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpeinheit mit einem möglichst einfachen Steckverbinder und mit einem möglichst einfachen Entlüftungselement bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird von einer Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist eine Pumpeinheit aufweisend einen Elektromotor mit einer eine Steuereinheit tragenden Leiterplatte, eine mittels des Elektromotors
angetriebene Pumpe, ein die Leiterplatte umgebendes Gehäuse, und einen Steckverbinder, der auf der Außenseite des Gehäuses mit einem Flansch befestigt ist, der eine Öffnung des Gehäuses überdeckt und der Kontakte zur unmittelbaren elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte aufweist, die die Öffnung des Gehäuses durchsetzen, vorgesehen, wobei der Steckverbinder ein Druckausgleichselement zur Entlüftung des Gehäuses aufweist, welches einen Sinterfilter umfasst. Durch Integration des Druckausgleichelementes in den Steckverbinder, wird der Herstellungsprozess deutlich vereinfacht. Die
Verwendung eines Sinterfilters bringt eine deutliche Kostenreduktion gegenüber Membranen. Zudem ist ein Sinterfilter einfach zu handhaben, wodurch die Anordnung robuster wird. Der Steckverbinder weist bevorzugt einen außerhalb des Gehäuses liegenden Verbindungsbereich für einen
Anschlussstecker auf.
Vorzugsweise ist der Sinterfilter in eine erste Öffnung eines sich durch den Steckverbinder erstreckenden Entlüftungskanals eingesetzt. Der
Entlüftungskanal verläuft bevorzugt zumindest teilweise parallel und
beabstandet zu den Kontakten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Steckverbinder ein gekröpftes Grundgehäuse, in dem die Kontakte verlaufen und das sich an den Flansch anschließt, wobei das Grundgehäuse die erste Öffnung aufweist.
Vorzugsweise ist der Sinterfilter in die erste Öffnung des Entlüftungskanals eingesetzt ist, wobei der Entlüftungskanal das Grundgehäuse von der ersten Öffnung zu einer zweiten Öffnung hin durchsetzt, wobei die zweite Öffnung im Bereich der Öffnung des Gehäuses liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Grundgehäuse auf der Seite der Kröpfung die erste Öffnung des Entlüftungskanals auf.
Vorzugsweise ist der Sinterfilter abgedichtet durch Ultraschallschweißen, Laserstrahlschweißen oder Kleben mit dem Steckverbinder verbunden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Sinterfilter von einer Schutzgeometrie auf der gehäusefernen Seite zumindest teilweise überdeckt ist. Diese Schutzgeometrie schützt den Sinterfilter vor Beschädigung durch Wasserdampf. Die
Schutzgeometrie kann beispielsweise eine topfförmige Abdeckung umfassen, die in ihrem Rand Öffnungen zur Entlüftung des Gehäuses aufweist.
Vorzugsweise weist der Sinterfilter gesinterten Kunststoff auf, der durch feinste Poren hydrophob wirkt.
Das Gehäuse ist ein Metallgehäuse. Das Gehäuse ist bevorzugt das Pumpen- und/oder Motorgehäuse. Die Pumpeinheit ist vorzugsweise eine
Wasserpumpeinheit bzw. Wasserpumpe, die in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es
zeigen :
Fig. 1 : eine Draufsicht auf eine herkömmliche Wasserpumpe mit
Steckverbinder und Druckausgleichselement,
Fig. 2: eine räumliche Ansicht eines Steckverbinders mit
Explosionszeichnung eines Druckausgleichselementes, sowie
Fig. 3: einen Längsschnitt durch den Steckverbinder aus Figur 2.
Figur 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Wasserpumpeinheit 1 mit einem Gehäuse 2. Im Inneren des Gehäuses 2 ist ein Elektromotor, eine Steuereinheit tragende Leiterplatte und eine Pumpe angeordnet. Das Gehäuse 2 weist an der leiterplattennahen Stirnseite zwei Öffnungen 3,4 auf. In eine erste Öffnung 3 ist eine Membran mit Clip zur Ausbildung eines Druckausgleichselementes 5 eingesetzt. Die zweite Öffnung 4 wird von einem Steckverbinder 6 verschlossen. Der Steckverbinder 6 kontaktiert unmittelbar mit seinen Kontakten die im Inneren des Gehäuses 2 befindliche Leiterplatte. Zum Anschluss des Steuergerätes weist der Steckverbinder 6 einen
Verbindungsbereich 7 für einen nicht dargestellten Anschlussstecker auf, der außerhalb des Gehäuses 2 liegt.
Die Figuren 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbinders 6, der wie zuvor beschrieben, die Leiterplatte einer Pumpe elektrisch kontaktiert und einen außerhalb des Gehäuses liegenden
Verbindungsbereich 7 für einen Anschlussstecker aufweist. Der Steckverbinder 6 weist ein zylindrisches und rechtwinkliges, gekröpftes Grundgehäuse 8 auf. In dem Grundgehäuse 8 verlaufen die Kontakte 9. Die Kontakte 9 stellen eine Leitungsstruktur dar, die bevorzugt durch Stanzen aus Kupferblech hergestellt ist. Die Kontakte 9 sind etwa um 90° gebogen und verlaufen in einem pumpengehäusefernen Endbereich, der Kröpfung 10, radial nach außen, parallel zur Oberfläche des nicht dargestellten Gehäuses. An dem
Grundgehäuse 8 schließt auf der gehäusenahen Seite ein Flansch 11 zur Befestigung des Steckverbinders 6 mit dem Gehäuse an. Das Grundgehäuse 8 sitzt mit seinem gehäusenahen Endbereich etwa senkrecht auf dem Flansch 11. Der Flansch 11 weist an seiner Unterseite eine geschlossene Nut 12 zum Einlegen einer Dichtung auf. Aus der Unterseite ragen die Kontaktenden 13 zur unmittelbaren elektrischen Kontaktierung mit der die Steuereinheit aufweisenden Leiterplatte. Die Kontaktenden 13 sind bauchig ausgeformte Pins. Sie sind insbesondere als Einpressstifte zur Press-Fit-Kontaktierung ausgebildet. Der gehäuseferne Endbereich des Grundgehäuses 8 ist als
Verbindungsbereich 7 für einen Anschlussstecker ausgebildet. Das
Grundgehäuse 8 weist einen Entlüftungskanal 14 für ein
Druckausgleichselement auf. Das Grundgehäuse 8 weist auf der Seite der Kröpfung 10 eine erste Öffnung 15 des Kanals 14 auf. Die erste Öffnung 15 ist von einem Sinterfilter 16 zum Druckausgleich verschlossen. Der Sinterfilter 16 wird durch Ultraschallschweißen, Laserstrahlschweißen oder Kleben mit dem Steckverbinder 6 bzw. der ersten Öffnung 115 verbunden. Wie in Figur 3 dargestellt ist, verläuft der Entlüftungskanal 14 innerhalb des Grundgehäuses 8 etwa parallel und beabstandet zu den Kontakten 9. Die gezeigten Pfeile symbolisieren die Entlüftung. Eine zweite Öffnung 18 des Kanals 14 liegt im Flansch 11 und zwar in dem Bereich, der mit der Öffnung im Gehäuse zusammenwirkt. Der Kanal 15 ist daher um 90° abgewinkelt.
Der Silterfilter 16 ist von einer Schutzgeometrie 19 auf der Außenseite zumindest teilweise überdeckt. Diese Schutzgeometrie 19 dient zum Schutz des Sinterfilters 16 vor Dampfdruck. Der Sinterfilter 16 ist von einer
topfförmigen Abdeckung 20 mit einer kreisrunden Grundfläche 21 zum Schutz vor Dampfdruck abgedeckt. Die Abdeckung 20 ist ein sogenanntes Safetypad. Die Grundfläche 21 ist beabstandet zur Oberfläche des Grundgehäuses 8 angeordnet und überdeckt die Öffnung 15 im Grundgehäuse 8. Der Rand 22 der Abdeckung 20 steht auf der Oberfläche des Grundgehäuses 8 und weist eine Vielzahl an länglichen Öffnungen 23 auf, die zwischen dem
Verbindungsbereich 7 und dem Motorgehäuse verlaufen und durch die eine Entlüftung des unter der Abdeckung 20 angeordneten
Druckausgleichselementes stattfindet. Der Rand 22 der Abdeckung weist eine geringe Höhe auf. Die Abdeckung wird auf den Steckverbinder geklebt.
Durch die Integration des Druckausgleichselementes in den Steckverbinder 6 werden mögliche Leckstellen reduziert, zudem werden die Kosten reduziert, da weniger Dichtstellen vorhanden sind. Außerdem kann die Einbaulage der Pumpeinheit beliebig gewählt werden, da das Druckausgleichselement von einer geeigneten Schutzgeometrie 19,20 umgeben ist. Der Steckverbinder 6 ist bevorzugt in einem einzigen Spritzgussteil gefertigt. Die Kontakte 9 werden bei der Herstellung mit Kunststoff umspritzt und somit integriert ausgebildet. Das Gehäuse der Pumpeinheit ist bevorzugt ein Metallgehäuse. Das Gehäuse kann das Pumpengehäuse und/oder das Motorgehäuse sein.

Claims

Patentansprüche
1. Pumpeinheit (1) aufweisend einen Elektromotor mit einer eine
Steuereinheit tragenden Leiterplatte, eine mittels des Elektromotors angetriebene Pumpe, ein die Leiterplatte umgebendes Gehäuse (2), und einen Steckverbinder (6), der auf der Außenseite des Gehäuses (2) mit einem Flansch (11) befestigt ist, der eine Öffnung (4) des Gehäuses überdeckt und der Kontakte (9) zur unmittelbaren elektrischen
Kontaktierung der Leiterplatte aufweist, die die Öffnung (4) des Gehäuses durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (6) ein Druckausgleichselement zur Entlüftung des Gehäuses (2) aufweist, welches einen Sinterfilter (16) umfasst.
2. Pumpeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sinterfilter (16) in eine erste Öffnung (15) eines sich durch den
Steckverbinder (6) erstreckenden Entlüftungskanals (14) eingesetzt ist.
3. Pumpeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Steckverbinder (6) ein gekröpftes Grundgehäuse (8) umfasst, in dem die Kontakte (9) verlaufen und das sich an den Flansch (11) anschließt, wobei das Grundgehäuse (8) die erste Öffnung (15) aufweist.
4. Pumpeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterfilter (16) in die erste Öffnung (15) des Entlüftungskanals (14) eingesetzt ist, wobei der Entlüftungskanal (14) das Grundgehäuse (8) von der ersten Öffnung (15) zu einer zweiten Öffnung (18) hin
durchsetzt, wobei die zweite Öffnung (18) im Bereich der Öffnung (4) des Gehäuses (2) liegt.
5. Pumpeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Grundgehäuse (8) auf der Seite der Kröpfung (10) die erste Öffnung (15) des Entlüftungskanals (14) aufweist.
6. Pumpeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (14) zumindest teilweise parallel und beabstandet zu den Kontakten (9) verläuft.
7. Pumpeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sinterfilter (16) durch Ultraschallschweißen,
Laserstrahlschweißen oder Kleben mit dem Steckverbinder (6) verbunden ist.
8. Pumpeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sinterfilter (16) von einer Schutzgeometrie (19) auf der gehäusefernen Seite zumindest teilweise überdeckt ist.
9. Pumpeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schutzgeometrie (19) eine topfförmige Abdeckung (20) umfasst, die in ihrem Rand (22) Öffnungen (23) zur Entlüftung des Gehäuses (2) aufweist.
10. Pumpeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein Metallgehäuse ist.
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