Elektrische Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine elektrische Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Pumpenkopf und einen elektromotorischen Antrieb.

Eine elektrische Fluidpumpe und insbesondere auch eine sogenannte Hilfs- oder Zusatzpumpe dient bei Kraftfahrzeugen regelmäßig zum Fördern von Öl für Steuerungsaufgaben oder zur Kühlung für insbesondere bewegte Teile oder Komponenten, beispielsweise auch eines verbrennungsmotorisch, hybridtechnisch oder elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (Kraftfahrzeugs). Eine derartige Fluidpumpe erzeugt üblicherweise aufgrund deren Fördereigenschaften einen Ölkreislauf. Eine beispielsweise elektrisch oder elektromotorisch angetriebene Hilfs- oder Zusatzpumpe dient häufig auch zur zumindest zeitweisen Schmierung oder Zusatzschmierung von Getriebeteilen eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes. Das geförderte Öl dient auch zur Kühlung der Komponenten oder von Zusatzkomponenten des Antriebsstranges eines derartigen Fahrzeugs.

Üblicherweise weist die Fluidpumpe ein Gehäuse auf, in dem der elektromotorische Antrieb angeordnet ist. Der Pumpenkopf ist dabei häufig in einer außenseitig am Gehäuse angeordneten Tasche angeordnet, wobei ein Pumpenrad des Pumpenkopfs mit einer Abtriebswelle des elektromotorischen Antriebs gekoppelt ist. Dies ist beispielsweise aus EP 3 770 434 A1 bekannt.

Nachteilig ist jedoch, dass Fahrzeuggetriebe häufig in verschiedenen Ausführungen zum Einsatz kommen, die häufig auch unterschiedliche Fluidpumpen erfordern. Hierbei ist meist ein Umkonstruieren der gesamten Fluidpumpe erforderlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendbarkeit einer elektrischen Fluidpumpe zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Fluidpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Außerdem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer solchen elektrischen Fluidpumpe für eine modulare Fertigung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.

Die erfindungsgemäße elektrische Fluidpumpe ist zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet und vorgesehen. Vorzugsweise bildet die Fluidpumpe eine Ölpumpe, beispielsweise für Getriebeöl. Die erfindungsgemäße Fluidpumpe weist einen elektromotorischen Antrieb mit einem Stator, einem - vorzugsweise einen Innenläufer bildenden - Rotor und mit einer den Rotor tragenden Rotorwelle auf. Die Fluidpumpe weist außerdem einen Pumpenkopf mit wenigstens einem Pumpenrad auf, das drehfest mit der Rotorwelle gekoppelt ist. Ferner weist die Fluidpumpe ein Pumpengehäuse auf, an dem der Pumpenkopf gelagert ist, sowie ein von dem Pumpengehäuse separat gefertigtes Antriebsgehäuse, in dem der Stator an einer Antriebsschnittstelle drehfest gelagert ist. Das Antriebsgehäuse und das Pumpengehäuse sind außerdem ineinander geschachtelt und miteinander drehfest verbunden.

Dadurch, dass die Fluidpumpe für den Antrieb und den Pumpenkopf jeweils ein gesondert gefertigtes Gehäuse aufweist, kann die gesamte Fluidpumpe vergleichsweise modular eingesetzt werden. Denn bei einer Änderung nur am Antrieb (gegenüber einer vorhergehenden Version) ist nun keine komplette Anpassung eines gemeinsamen (einteiligen) Gehäuses mehr erforderlich. Vielmehr kann der Antrieb verändert und nur das Antriebsgehäuse in dem Antrieb zugeordneten Bereichen, konkret der Antriebsschnittstelle, angepasst werden. Maße von Kontaktstellen zum Pumpengehäuse können dabei vorteilhafterweise unverändert bleiben. Entsprechend umgekehrt kann auch bei Änderung nur des Pumpenkopfs, bspw. wenn eine Größenänderung des Pumpenrads erforderlich ist, nur das Pumpengehäuse in dem Bereich, an dem der Pumpenkopf mit dem Pumpengehäuse gekoppelt ist (d. h. bei der Montage der Fluidpumpe gekoppelt wird), verändert werden. Die Kontaktstellen mit dem Antriebsgehäuse können dabei unverändert bleiben. Dadurch kann eine besonders hohe Anzahl an Gleichteilen verwendet werden, und auch ein Umstellen kompletter Fertigungslinien vermieden werden.

In einer zweckmäßigen Ausführung weist der Pumpenkopf einen Pumpenflansch auf, der zum fluidischen Anschluss eines Fluid-Zulaufs und eines Fluid-Auslaufs (auch: Ablauf) dient. Vorzugsweise sind die entsprechenden Anschlüsse fluidisch voneinander getrennt und einer Pump- bzw. einer Saugseite des Pumpenkopfs zugeordnet. Der Pumpenflansch ist dabei drehfest an einer Pumpenschnittstelle des Pumpengehäuses gelagert, insbesondere in die Pumpenschnittstelle eingepresst.

Bei der Antriebsschnittstelle sowie auch bei der Pumpenschnittstelle handelt es sich vorzugsweise um Bereiche des jeweiligen Gehäuses (Antriebsgehäuse bzw. Pumpengehäuse), die an die Außenform und Außenmaße des Stators bzw. des Pumpenkopfs angepasst sind.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Stator (insbesondere gleichfalls wie der Pumpenkopf) in die Antriebsschnittstelle des Antriebsgehäuses eingepresst. Zusätzliche Bauteile, z. B. Schrauben, können somit entfallen. So das Gewicht eingespart werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführung sind sowohl das Pumpengehäuse als auch das Antriebsgehäuse jeweils aus einem Blechzuschnitt tiefgezogen. Dadurch können die beiden Gehäuse kostengünstig gefertigt werden, da eine spanende Bearbeitung entfallen kann oder lediglich für lokale Nachbearbeitung erforderlich ist.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind das Antriebsgehäuse und das Pumpengehäuse ineinander eingepresst. Dadurch können auch hier Zusatzbauteile bei der Montage, bspw. Schrauben und dergleichen, vorteilhafterweise entfallen, was zu Gewichts- und auch Bauteileinsparung beiträgt.

Vorzugsweise bilden die ineinander eingepressten Antriebsgehäuse und Pumpengehäuse einen doppelwandigen Becher, in dessen Innenraum der Stator und an dessen Bodenaußenseite der Pumpenkopf angeordnet sind. Insbesondere umgreift das Pumpengehäuse also das Antriebsgehäuse außenseitig, ist konkret auf dieses aufgesetzt. Vorzugsweise ist das Antriebsgehäuse in dem Pumpengehäuse „versenkt“. Der „Becherrand“ wird also durch einen freien Rand des Pumpengehäuses gebildet, mit dem das Pumpengehäuse über das Antriebsgehäuse übersteht.

In einer bevorzugten Ausführung weist das Pumpengehäuse einen nabenartigen (oder rohrartigen) Kragen auf, der ein die Rotorwelle lagerndes Gleitlager bildet. Insbesondere ist dieser Kragen etwa zentral im „Boden“ des Pumpengehäuses angeordnet. Die Anordnung des Gleitlagers am Pumpengehäuse hat dabei den Vorteil, dass Toleranzen zwischen dem Gleitlager und der Pumpenschnittstelle häufig einfacher zu halten sind, wenn diese am gleichen Bauelement ausgebildet und aufgrund des Tiefziehprozesses regelmäßig auch in einem Fertigungsschritt oder zumindest in miteinander gekoppelten Fertigungsschritten (bspw. mehrstufiges Tiefziehen) gefertigt werden. Vorzugsweise steht der nabenartige Kragen in Richtung auf das Antriebsgehäuse vor, ist also von der die Pumpenschnittstelle aufweisenden Außenseite des Pumpengehäuses weg gerichtet.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist das Antriebsgehäuse einen ringförmig geschlossenen, d. h. insbesondere einen rohrartigen, Stützkragen auf. Dieser ist vorzugsweise zentral im „Boden“ des Antriebsgehäuses ausgebildet. Insbesondere ist das Antriebsgehäuse mit diesem Stützkragen außenseitig auf dem Kragen (Gleitlager) des Pumpengehäuses abgestützt. Anders ausgedrückt ist der nabenartige Kragen des Pumpengehäuses in den Stützkragen eingesteckt, vorzugsweise eingepresst. Dadurch ist das Antriebsgehäuse vorteilhafterweise besonders stabil am oder im Pumpengehäuse fixiert. Außerdem kann dadurch auch aufgrund einer Erhöhung der gesamten Wandstärke die Stabilität des nabenartigen Kragens erhöht werden.

In einer zweckmäßigen Ausführung weist die elektrische Fluidpumpe eine Controllerbaugruppe auf. Die Controllerbaugruppe umfasst dabei einen Trägerkörper, eine zur Bildung des (Teil der Controllerbaugruppe bildenden, also des eigentlichen) Controllers bestückte Leiterplatte, die an dem Trägerkörper gehaltert ist, und insbesondere einen Kühlkörper. Die Controllerbaugruppe, insbesondere deren Trägerkörper, verschließt dabei einen den Stator enthaltenden Antriebsraum. Anders ausgedrückt dient die Controllerbaugruppe bzw. deren Trägerkörper als Deckel für den vorstehend genannten, durch die beiden ineinander gepressten Gehäuse gebildeten (Gehäuse-) Bechers. Insbesondere ist der Trägerkörper dabei am Pumpengehäuse, konkret an dessen freien Rand, angeschlagen und gegen diesen mittels eines Dichtungskörpers abgedichtet.

In einer vorteilhaften Ausführung sind die Rotorwelle und/oder das Gleitlager derart ausgebildet, bspw. hinsichtlich ihrer Passung derart gewählt, dass ein Leckstrom einer zu fördernden Flüssigkeit, insbesondere eines Öls, eine Schmierung des Gleitlagers bewirkt. Die zu fördernde Flüssigkeit, vorzugsweise das Öl, kann also beim Durchfließen des Pumpenkopfs in den vorzugsweise nicht abgedichteten Spalt zwischen Rotorwelle und Gleitlager eindringen und dort für einen Schmierfilm sorgen. Optional sind in die Rotorwelle oder das Gleitlager auch Rillen oder Nuten eingebracht, durch die hindurch die Flüssigkeit, konkret das Öl, in den Gleitlagerbereich einfließen kann. Vorzugsweise ist das Gleitlager an keinem seiner Axialenden abgedichtet, so dass im bestimmungsgemäßen Betrieb die Flüssigkeit bzw. das Öl den (aus Sicht des Pumpenkopfs) hinter dem Gleitlager liegenden Antriebsraum des Antriebsgehäuses zur Kühlung (insbesondere des dort angeordneten Stators, gegebenenfalls auch mittelbar über den Trägerkörper hinweg des Controllers) durchfließt. Zweckmäßigerweise weist das Antriebsgehäuse und/oder das Pumpengehäuse auch eine (Abfluss-) Bohrung auf, durch die hindurch die Flüssigkeit, konkret das Öl, aus dem Antriebsraum wieder in dem „normalen“ Kreislauf zurückgeführt werden kann. Erfindungsgemäß wird die vorstehend beschriebene elektrische Fluidpumpe für eine modulare Fertigung eingesetzt, anders ausgedrückt im Rahmen einer modularen Fertigung hergestellt. Dabei wird zur Anpassung des (elektrischen) Antriebs an eine (insbesondere gegenüber bisherigen Anforderungen veränderte) vorgegebene Leistung vor dem Zusammenfügen von Antriebsgehäuse und Pumpengehäuse (insbesondere nur) die Antriebsschnittstelle des Antriebsgehäuses an eine entsprechende (insbesondere gegenüber einer ersten, bisher verwendeten Größe, veränderte) Größe des Stators angepasst und insbesondere letzterer auch eingepresst. Zur Anpassung des Pumpenkopfs (insbesondere gegenüber bisherigen Anforderungen) wird alternativ (oder auch zusätzlich zur Anpassung des Antriebs) die Pumpenschnittstelle vor dem Zusammenfügen von Antriebsgehäuse und Pumpengehäuse an eine entsprechende (insbesondere gegenüber einer ersten, bisher verwendeten Größe, veränderte) Größe des Pumpenkopfs und/oder des Pumpen- flanschs angepasst.

Die Erfindung ermöglicht somit durch den Aufbau mit zunächst voneinander separiertem Pumpengehäuse und Antriebsgehäuse eine gewisse Modularität, so dass, ohne die gesamte Pumpenfertigung umstellen zu müssen, lediglich die entsprechende Schnittstelle im Pumpengehäuse oder im Antriebsgehäuse (und der Pumpenkopf bzw. der Antrieb) verändert werden braucht, während alle anderen Teile als Gleichteile auch über derartige Veränderung hinweg weiterverwendet werden können. Vorzugsweise bleiben auch die Kontaktstellen von Antriebs- und Pumpengehäuse zueinander unverändert.

Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur (Fig. 1 ) in einer Teilschnittansicht schematisch eine Fluidpumpe für ein Kraftfahrzeug. In Fig. 1 ist schematisch eine Fluidpumpe 1 in einer Teilschnittansicht (Längsschnitt) dargestellt. Die Fluidpumpe 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Niederdruckpumpe für (Getriebe-) Öl eines Kraftfahrzeug-Getriebes ausgelegt. Da Kraftfahrzeug-Getriebe auch innerhalb einer Modellreihe eines Kraftfahrzeugherstellers variieren, sind zu produzierende Stückzahlen vergleichsweise gering. Dies wirkt sich häufig auf die Produktionskosten auch von Zusatzelementen aus. Die anhand des vorliegenden Ausführungsbeispiels näher beschriebene Fluidpumpe 1 soll diese Probleme zumindest teilweise beheben.

Die Fluidpumpe 1 umfasst einen elektrischen Antrieb 2 und einen Pumpenkopf 4. Der elektrische Antrieb 2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Stator 6, einen als Innenläufer ausgebildeten Rotor 8 sowie eine mit dem Rotor 8 drehfest (insbesondere mittels einer Presspassung) gekoppelte Rotorwelle 10 auf.

Der Pumpenkopf 4 weist einen Pumpenflansch 12 auf, der einen Pumpenraum 14 umschließt und einen Zulauf 16 und einen Auslauf 18 bereitstellt und somit zum fluidischen Anschluss der Fluidpumpe 1 dient. Des Weiteren weist der Pumpenkopf 4 ein Pumpenrad 20 auf. Konkret ist die Fluidpumpe 1 als sogenannte Gero- torpumpe ausgebildet. Somit weist der Pumpenkopf 4 auch einen Pumpenring 22 auf, der in dem Pumpenflansch 12 gleitend gelagert ist. Das Pumpenrad 20 und der Pumpenring 22 sind jeweils nach Art eines Stirnzahnrads bzw. als innenver- ahntes Zahnrad ausgebildet, wobei der Pumpenring 22 eine höhere Zähnezahl aufweist als das Pumpenrad 20. Im bestimmungsgemäßen Betrieb rollt das Pumpenrad 20 in dem Pumpenring 22 ab und schleppt diesen mit. Dazu ist das Pumpenrad 20 drehfest (insbesondere mittels einer Presspassung) mit der Rotorwelle 10 gekoppelt.

Zur Steuerung der Fluidpumpe 1 , konkret also des elektrischen Antriebs 2, weist die Fluidpumpe 1 eine Controllerbaugruppe 30 auf. Diese weist wiederum einen Controller 32 auf, der durch eine bestückte Leiterplatte 34 gebildet ist, sowie einen Trägerkörper 36, an dem der Controller 32 gelagert ist. Eine Verschaltung des Controllers 32 mit dem elektrischen Antrieb 2 ist nicht dargestellt. Um nun die Fluidpumpe 1 auf einfache Weise an unterschiedliche Einsatzszenarien anpassen zu können, weist diese zwei Teilgehäuse auf, konkret ein Antriebsgehäuse 40 und ein Pumpengehäuse 42. Beide Teilgehäuse sind separat voneinander jeweils als becherartiges Tiefziehbauteil hergestellt. Hiernach ist das Antriebsgehäuse 40 in das Pumpengehäuse 42 drehfest eingesetzt, konkret eingepresst. Das Antriebsgehäuse 40 weist eine stufenartige Verjüngung (auch als Antriebsschnittstelle 44 bezeichnet) auf, in die innenseitig der Stator 6 eingepresst ist.

Das Pumpengehäuse 42 umgibt das Antriebsgehäuse 40 radial zur Rotorwelle 10 über dessen komplette Länge. Gemeinsam bilden das Antriebsgehäuse 40 und das Pumpengehäuse 42 eine Art doppelwandigen Becher. (Becher-) Bodenseitig weist das Pumpengehäuse 42 eine Pumpenschnittstelle 46 in Form einer einwärts (d. h. Richtung auf den Stator 6) gerichteten Tasche oder Vertiefung auf. Innerhalb dieser Pumpenschnittstelle 46 weist das Pumpengehäuse 42 einen (konkret rotationssymmetrischen) Kragen auf, der wiederum in Richtung Stator 6 vorsteht und eine Nabe, konkret ein Gleitlager 48 für die Rotorwelle 10 bildet. Die Rotorwelle 10 ist in diesem Gleitlager 48 rotierbar gelagert. Der Pumpenflansch 12 ist in die Pumpenschnittstell 46 eingepresst.

Zur zusätzlichen Abstützung des Gleitlagers 48 weist auch das Antriebsgehäuse 40 einen vergleichbaren Kragen (im Folgenden: „Stützkragen 50“) auf. Dieser liegt außenseitig auf dem das Gleitlager 48 bildenden Kragen auf, ist konkret auf diesen aufgepresst.

Das Gleitlager 48 ist derart gestaltet, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb das Öl nicht nur durch den Pumpenraum 14 zwischen Zulauf 16 und Auslauf 18 gefördert wird, sondern auch durch das Gleitlager 48 in den Innenraum des Antriebsgehäuses 40 einfließen kann und dabei sowohl zur Schmierung des Gleitlagers 48 als auch zur Kühlung des Stator 6 (sowie auch des Controllers 32) dient. Ein Abfluss des Öls aus dem Antriebsgehäuse 40 ist durch eine Bohrung 52 durch Antriebs- und Pumpengehäuse 40 und 42 ermöglicht. Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung des Antriebs- und des Pumpengehäuses 40 und 42 braucht bei einer Änderung bspw. nur des elektrischen Antriebs 2 am Antriebsgehäuse 40 lediglich die Antriebsschnittstelle 44 verändert werden (kleinerer oder größerer Durchmesser, optional auch größere Länge), während die übrigen Bauelemente unverändert verbleiben. Entsprechend kann auch nur das Pumpengehäuse 40 angepasst, konkret dessen Pumpenschnittstelle 46 verbreitert, verjüngt oder dergleichen werden, wenn ein anderes, bspw. ein größeres Pumpenrad 20 (entsprechend auch ein größerer Pumpenring 22) erforderlich ist.

Gegenüberliegend zum Pumpenkopf 4 ist die Controllerbaugruppe 30 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Trägerkörper 36 teilweise in das Pumpengehäuse 42 eingesetzt und gegen dieses mittels eines Dichtungsrings 60 abgedichtet. Außenseitig sind der Controller 32 und der Trägerkörper 36 mittels eines Deckels 62 (der hier einen Teil der Controllerbaugruppe 30 bildet) abgedeckt. Der Deckel 62 dient dabei auch als Kühlkörper.

Im Bereich eines Flanschs 64 des Pumpengehäuses 42 ist ein Dichtungsring 66 angeordnet, da die vorliegende Fluidpumpe 1 zum Einbau in das zugehörige Getriebe eingerichtet ist. Des Weiteren sind am Pumpenkopf 4, konkret am Pumpenflansch 12, zwei Dichtungsringe 68 und 70 angeordnet, die zur Abdichtung des Zulaufs 16 und des Auslaufs 18 dienen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.

Bezugszeichenliste

1 Fluidpumpe

2 Antrieb

4 Pumpenkopf

6 Stator

8 Rotor

10 Rotorwelle

12 Pumpenflansch

14 Pumpenraum

16 Zu lauf

18 Auslauf

20 Pumpenrad

22 Pumpenring

30 Controllerbaugruppe

32 Controller

34 Leiterplatte

36 Trägerkörper

40 Antriebsgehäuse

42 Pumpengehäuse

44 Antriebsschnittstelle

46 Pumpenschnittstelle

48 Gleitlager

50 Stützkragen

52 Bohrung

60 Dichtungsring

62 Deckel

64 Flansch

66 Dichtungsring

68 Dichtungsring

70 Dichtungsring