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Title:
ELECTRIC PUMP ACTUATOR AND STATOR FOR SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/196981
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator (2) for an electric pump actuator (1). The stator (2) has a stator body (10) and a bearing support (4) for a rotor (3) of the electric pump actuator (1). The bearing support (4) is integrated into an encapsulation of the stator body (10), is designed as a connecting piece, and is arranged within an axial extension (5) of the stator body (10). The electric pump actuator (1) can be produced in a particularly simple and efficient manner because the bearing support (4) is integrated into the encapsulation of the stator body (10) and thus is not provided as an individual component and must not be positioned for assembly. The design of the bearing support (4) additionally allows a particularly compact design of the electric pump actuator (1).

Inventors:
KOMBOWSKI, Eugen (Königsberger Str. 2, Malsch, 76316, DE)
SCHNEIDER, Christopher (Gartenstraße 19, Bad Herrenalb, 76332, DE)
WILLEKE, Roshan (Im Meierfeld 23, Achern, 77855, DE)
EHRLICH, Matthias (Traubenweg 5, Bühl, 77815, DE)
Application Number:
DE2019/100264
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
March 21, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
H02K5/08; H02K5/173
Foreign References:
US6362554B12002-03-26
US5783888A1998-07-21
JPS61236340A1986-10-21
DE102008013402A12009-09-17
US6617721B12003-09-09
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Stator (2) für einen elektrischen Pumpenaktor (1 ), wobei der Stator (2) einen Statorkörper (10) sowie einen Lagerträger (4) für einen Rotor (3) des elektri- schen Pumpenaktors (1 ) umfasst, wobei der Lagerträger (4) in eine Umspritzung des Statorkörpers (10) integriert ist, stutzenförmig ausgebildet ist und innerhalb einer axialen Ausdehnung (5) des Statorkörpers (10) angeordnet ist.

2. Stator (2) nach Anspruch 1 , wobei der Lagerträger (4) in eine Vorumspritzung des Statorkörpers (10) integriert ist.

3. Stator (2) nach Anspruch 1 , wobei der Lagerträger (4) in eine Endumspritzung des Statorkörpers (10) integriert ist.

4. Stator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerträger (4) einstückig mit dem Statorkörper (10) ausgebildet ist.

5. Stator (2) nach Anspruch 4, wobei der Lagerträger (4) zumindest teilweise aus einem Kunststoff ausgebildet ist.

6. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Lagerträger (4) als ein stutzenförmiges Teil (14) ausgebildet ist, das in die Umspritzung des Stators (2) eingespritzt ist.

7. Stator (2) nach Anspruch 6, wobei der Lagerträger (4) zumindest teilweise aus einem Metall ausgebildet ist.

8. Stator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Kugellagerung (6) an einer Innenseite (9) des Lagerträgers (4).

9. Stator (2) nach Anspruch 8, wobei die Kugellagerung (6) durch ein zweireihiges Kugellager (7) oder durch zwei einreihige Kugellager (8) gebildet ist.

10. Elektrischer Pumpenaktor (1 ) umfassend einen Stator (2) nach einem der vor- hergehenden Ansprüche sowie einen Rotor (3), der mittels des Lagerträgers (4) des Stators (2) gelagert ist.

Description:
Elektrischer Pumpenaktor und Stator dafür

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Pumpenaktor und einen Stator dafür.

In elektrischen Pumpenaktoren (EPA), wie sie insbesondere in Kupplungsgetrieben von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, ist üblicherweise ein separates Bauteil als Lagerung für den Rotor vorgesehen. Dieses zusätzliche Bauteil stellt bei der Herstel- lung des Aktors regelmäßig einen besonders großen Aufwand hinsichtlich der Monta- ge, der Logistik und der Verwaltung dar. Außerdem bedeutet ein separates Bauteil oft eine ungünstigere Toleranzkette für daran anschließende Teile und Nachteile bei Temperaturhub und bei Bauraumausnutzung. Ein zusätzliches Bauteil bedeutet zu- dem meistens auch zusätzliche Kosten. Üblicherweise ist das separate Lager im Ge- häuse des Aktors zentriert und befestigt. Diese Ausführung ist meist mit erhöhtem Aufwand bei Auslegung, Entwicklung, Herstellung und Montage verbunden.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen elektrischen Pumpenaktor und einen Stator dafür vorzustellen, die eine besonders einfache und effiziente Herstellung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufge- führten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus wer- den die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzi- siert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung darge- stellt werden.

Erfindungsgemäß wird ein Stator für einen elektrischen Pumpenaktor vorgestellt. Der Stator umfasst einen Statorkörper sowie einen Lagerträger für einen Rotor des elektri- schen Pumpenaktors. Der Lagerträger ist in eine Umspritzung des Statorkörpers inte- griert, stutzenförmig ausgebildet und innerhalb einer axialen Ausdehnung des Stator- körpers angeordnet.

Der elektrische Pumpenaktor kann insbesondere zur Verwendung in einem Kupp- lungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug bestimmt und eingerichtet sein. Der elektrische Pumpenaktor kann zur Betätigung von Kupplungen, Getriebestellern in einem Kupp- lungsgetriebe oder einem anderen Getriebe, beispielsweise einem CVT (Continuously Variable Transmission) oder einem Hybridgetriebe bestimmt und eingerichtet sein. Dabei kann der elektrische Pumpenaktor insbesondere zum Pumpen eines Fluids mit einer Pumpe verwendet werden. Der elektrische Pumpenaktor umfasst vorzugsweise zumindest den Stator und den Rotor. Stator und Rotor sind relativ zueinander rotier- bar. Der Stator ist vorzugsweise festgehalten, beispielsweise an einem Gehäuse ei- nes Kupplungsgetriebes. Stator und Rotor sind vorzugsweise derart mit magnetischen Materialien ausgebildet und/oder mit elektrischen Spulen versehen, dass der Rotor nach Art eines Elektromotors gegen den Stator angetrieben verdreht werden kann.

Der elektrische Pumpenaktor kann auch als Elektromotor bezeichnet werden.

Die relative Rotierbarkeit von Stator und Rotor kann durch die Lagerung des Rotors am Stator erreicht werden, insbesondere mittels des Lagerträgers. Der Lagerträger kann insbesondere als Aufnahme für ein Lager ausgebildet sein.

Dass der Lagerträger in die Umspritzung des Statorkörpers integriert ist, bedeutet ins- besondere, dass der Lagerträger zumindest teilweise im selben Herstellungsschritt wie der Stator hergestellt wird. Der Lagerträger muss folglich nicht als separates Bau- teil bereitgestellt werden und relativ zum Stator genau positioniert werden. Stattdes- sen kann der Lagerträger beim Herstellen des Stators als ein Teil dessen erzeugt werden. Eine nachträgliche Positionierung des Lagerträgers ist nicht erforderlich.

Stator und Rotor sind um eine Rotationsachse relativ zueinander rotierbar. Der Lager- träger ist vorzugsweise in Bezug auf die Rotationsachse stutzenförmig ausgebildet. Das bedeutet, dass der Lagerträger einen Zylindermantel umfasst, dessen Zylinder- achse vorzugsweise mit der Rotationsachse zusammenfällt. An beiden Stirnseiten des Zylinders ist vorzugsweise eine jeweilige Öffnung vorgesehen, die insbesondere die gesamte Stirnseite umfassen kann, so dass der Lagerträger lediglich aus dem Zylin- dermantel besteht.

Dass der Lagerträger innerhalb einer axialen Ausdehnung des Statorkörpers ange- ordnet ist, bedeutet, dass der Lagerträger in Richtung der Rotationsachse zu keiner Seite über den Statorkörper hinausragt. Die axiale Ausdehnung des Statorkörpers ist entlang der Rotationsachse definiert. Die axiale Ausdehnung bestimmt sich unter Be- rücksichtigung aller Komponenten des Statorkörpers. Das können insbesondere mag- netische Materialien, elektrische Spulen sowie Trägerelemente für diese sein. Vor- zugsweise ist der Statorkörper zylinderförmig ausgebildet und umfasst zumindest ei- nen Zylindermantel und einen Zylinderboden. Der Lagerträger kann insbesondere an dem Zylinderboden des Statorkörpers befestigt sein. Insbesondere ist der Zylinderbo- den des Statorkörpers bei der Bestimmung der axialen Ausdehnung des Statorkörpers zu berücksichtigen.

Durch die stutzenförmige Ausbildung des Lagerträgers und/oder durch die Anordnung des Lagerträgers innerhalb der axialen Ausdehnung des Statorkörpers kann die axiale Ausdehnung des gesamten Stators und auch des gesamten elektrischen Pumpenak- tor erheblich reduziert werden. Der Lagerträger ist somit in den Innendurchmesser des Stators geführt, so dass die Lagerung axial innerhalb des Stators und des Rotors plat- ziert werden kann. Dies kann zu einer wesentlichen Verkürzung der axialen Baulänge des elektrischen Pumpenaktors führen.

Rotor, Statorkörper und/oder Lagerträger sind jeweils vorzugsweise zumindest teil- weise, insbesondere vollständig aus Kunststoff gebildet. Insbesondere der Lagerträ- ger kann aber auch teilweise oder vollständig aus Metall gebildet sein.

Der Statorkörper kann insbesondere durch eine Vorumspritzung und eine Endumspri- zung erhalten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Stators ist der La- gerträger in eine Vorumspritzung des Statorkörpers integriert, in einer weiteren bevor- zugten Ausführungsform des Stators ist der Lagerträger in eine Endumspritzung des Statorkörpers integriert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Stators ist der Lagerträger ein- stückig mit dem Statorkörper ausgebildet.

In dieser Ausführungsform können der Lagerträger und der Statorkörper als zwei Ab- schnitt des Stators aufgefasst werden, die lediglich gedanklich voneinander getrennt sind.

Im Fall, dass der der Lagerträger einstückig mit dem Statorkörper ausgebildet ist, ist eine weitere Ausführungsform des Stators bevorzugt, bei der der Lagerträger zumin- dest teilweise aus einem Kunststoff ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist der gesamte Lagerträger ausschließlich aus Kunststoff gebildet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Stators ist der Lagerträger als ein stutzenförmiges Teil ausgebildet, das in die Umspritzung des Stators eingespritzt ist.

Das stutzenförmige Teil kann auch als hülsenförmiges Teil bezeichnet werden. Es ist vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass durch dieses die Stutzenform des Lagerträgers ausgebildet wird. Das stutzenförmige Teil kann in die Endumsprit- zung und/oder in die Vorumspritzung des Statorkörpers eingespritzt werden, so dass der Lagerträger durch das stutzenförmige Teil ausgebildet wird. Das stutzenförmige Teil ist zwar ebenfalls ein zusätzliches Teil, jedoch kann diese Ausführung trotzdem einfacher und effizienter in der Herstellung und somit kostensparender sein als ein kompletter separater Lagerträger. Das liegt insbesondere daran, dass durch das Ein- spritzen ein nachträgliches Positionieren des Lagerträgers entfällt.

Im Fall, dass der der Lagerträger als das stutzenförmige Teil ausgebildet ist, ist eine weitere Ausführungsform des Stators bevorzugt, bei der Lagerträger zumindest teil- weise aus einem Metall ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist insbesondere das stutzenförmige Teil ausschließlich aus Metall ge- bildet. Vorzugsweise ist der gesamte Lagerträger ausschließlich aus Metall gebildet. Als Metall ist Stahl bevorzugt. So gibt es beispielsweise bei einem stutzenförmigen Teil aus Stahl keine Schwierigkeiten für die Passung beim Temperaturhub. Die Pas- sungen zum Lager kann durch Temperaturänderungen nahezu unverändert bleiben. Die Fertigungsgenauigkeit kann bei einem aus Metall gefertigten stutzenförmigen Teil besonders hoch sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Stator weiterhin eine Ku- gellagerung an einer Innenseite des Lagerträgers.

Die Innenseite kann insbesondere eine Innenseite des Zylindermantels des Lagerträ- gers sein. Über die Kugellagerung kann der Rotor reibungsarm am Stator gelagert werden. Die Kugellagerung kann nachträglich gefügt und fixiert sein. Alternativ kann die Kugellagerung als Einlegeteil mit umspritzt sein. In dem Fall sind keine weiteren Teile für die axiale Sicherung der Kugellagerung notwendig. Die Kugellagerung ist vorzugsweise als Schrägkugellager ausgebildet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Stators ist die Kugellagerung durch ein zweireihiges Kugellager oder durch zwei einreihige Kugellager gebildet.

Vorzugsweise ist die Kugellagerung durch genau ein zweireihiges Kugellager oder durch genau zwei einreihige Kugellager gebildet. Die Verwendung eines zweireihigen Kugellagers ist bevorzugt, weil dabei die Montage eines einzigen Kugellagers genügt.

Als ein weiterer Aspekt wird ein elektrischer Pumpenaktor vorgestellt, der einen wie beschrieben ausgebildeten Stator sowie einen Rotor umfasst, wobei der Rotor mittels des Lagerträgers des Stators gelagert ist.

Die weiter oben beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des Stators sind auf den beschriebenen elektrischer Pumpenaktor anwendbar und übertragbar.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenver- hältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegen- stände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Draufsicht auf einen elektrischen Pumpenaktor,

Fig. 2: eine perspektivische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform ei- nes Stators für den elektrischen Pumpenaktor aus Fig. 1 ,

Fig. 3: eine Querschnittsansicht des Stators aus Fig. 2,

Fig. 4: eine erste perspektivische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungs- form eines Stators für den elektrischen Pumpenaktor aus Fig. 1 ,

Fig. 5: eine zweite perspektivische Schnittdarstellung des Stators aus Fig. 4,

Fig. 6: eine Querschnittsansicht des Stators aus Fig. 4 und 5,

Fig. 7: eine perspektivische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform ei- nes Stators für den elektrischen Pumpenaktor aus Fig. 1 , und

Fig. 8: eine Querschnittsansicht des Stators aus Fig. 7.

In der Beschreibung der Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen ver- sehen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen elektrischen Pumpenaktor 1 um fassend einen Stator 2 sowie einen Rotor 3, der mittels eines Lagerträgers 4 des Sta- tors 2 gelagert ist.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des Stators 2 aus Fig. 1. Der Stator 2 umfasst einen Statorkörper 10 sowie den Lagerträ- ger 4 für den Rotor 3. Der Lagerträger 4 ist in eine Umspritzung des Statorkörpers 10 integriert, stutzenförmig ausgebildet und innerhalb einer axialen Ausdehnung 5 des Statorkörpers 10 angeordnet. Der Lagerträger 4 ist in dieser ersten Ausführungsform aus Kunststoff und einstückig mit dem Statorkörper 10 ausgebildet. Die axiale Aus- dehnung 5 bezieht sich auf eine Rotationsachse 11 der Rotation des Stators 2 und des Rotors 3 relativ zueinander. In Fig. 1 steht die Rotationsachse 11 senkrecht zur Zeichenebene (nicht dargestellt). Insbesondere umfasst die axiale Ausdehnung 5 ei- nen Zylindermantel 13 und einen Zylinderboden 12 des Statorkörpers 10. Eingezeich- net ist weiterhin eine Innenseite 9 des Lagerträgers 4.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Stators 2 aus Fig. 2. Dabei ist weiterhin eine Kugellagerung 6 an der Innenseite 9 des Lagerträgers 4 gezeigt, die in dieser Ausfüh- rungsform durch zwei einreihige Kugellager 8 gebildet ist.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen zwei perspektivische Schnittdarstellungen sowie eine Quer- schnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Stators 2 aus Fig. 1. Es werden nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Im Gegensatz zur ers- ten Ausführungsform ist vorliegend ein zweireihiges Kugellager 7 vorgesehen, wel- ches nur in Fig. 6 gezeigt ist. Entsprechend ist die Innenseite 9 des Lagerträgers 4 anders als bei der ersten Ausführungsform ausgebildet. Das ist insbesondere an den Fig. 4 und 5 zu erkennen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine perspektivische Schnittdarstellung sowie eine Quer- schnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Stators 2 aus Fig. 1. Es werden nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der dritten Ausfüh- rungsform ist der Lagerträger 4 als ein stutzenförmiges Teil 14 aus Metall ausgebildet, das in die Umspritzung des Stators 2 eingespritzt ist. Wie bei der ersten Ausführungs- form sind auch hier zwei einreihige Kugellager 8 vorgesehen, was in Fig. 8 zu erken- nen ist.

Der elektrische Pumpenaktor 1 kann besonders einfach und effizient hergestellt wer- den, weil der Lagerträger 4 in die Umspritzung des Statorkörpers 10 integriert ist und somit nicht als einzelnes Bauteil bereitgestellt und zur Montage positioniert werden muss. Die Ausgestaltung des Lagerträgers 4 ermöglicht weiterhin eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Pumpenaktors 1.

Bezuqszeichenliste elektrischer Pumpenaktor

Stator

Rotor

Lagerträger

axiale Ausdehnung

Kugellagerung

zweireihiges Kugellager

einreihiges Kugellager

Innenseite

Statorkörper

Rotationsachse

Zylinderboden

Zylindermantel

stutzenförmiges Teil