DE102016201136A1 - Motor-Pumpen-Aggregat - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Motor-Pumpen-Aggregat mit einem Motorgehäuse (10) zur Aufnahme von Bauteilen eines Elektromotors und mit einem Pumpengehäuse (6) zur Aufnahme von Bauteilen einer vom Elektromotor angetriebenen Pumpe, mit einer im Pumpengehäuse (6) ausgebildeten Bohrung (7) zur Aufnahme einer Motorwelle (17), die einen mehrere Wicklungen und einen Kommutator (8) tragenden Anker (3) sowie ein Wälzlager (4) aufweist, mit einer zwischen dem Pumpengehäuse (6) und dem Motorgehäuse (10) fixiert Bürstenträgerplatte (5), die mehrere, den Kommutator (8) kontaktierende Bürsten (13) aufweist, wobei die Motorwelle (17) in Verbindung mit dem Anker (3) und dem Wälzlager (4) eine vorgefertigte, eigenständig handhabbare erste Baueinheit (1) bildet, welche unabhängig von einer vorgefertigten, eigenständig handhabbaren zweiten Baueinheit (2), die durch die Bürstenträgerplatte (4) gebildet ist, am Pumpengehäuse (6) angebracht ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Motor-Pumpen-Aggregat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Die
DE 10 2009 048 109 A1 beschreibt ein Motor-Pumpen-Aggregat, mit einem Motorgehäuse zur Aufnahme von Bauteilen eines Elektromotors und mit einem Pumpengehäuse zur Aufnahme von Bauteilen einer vom Elektromotor angetriebenen Pumpe. Im Pumpengehäuse ist eine Bohrung zur Lagerung einer Motorwelle ausgebildet, die einen mehrere Wicklungen und einen Kommutator tragenden Anker sowie ein Wälzlager aufweist. Weiterhin ist zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse eine Bürstenträgerplatte fixiert, die axial über die Motorwelle gestülpt ist, sodass die Bürstenträgerplatte ein integraler Bestandteil des Elektromotors bildet, weshalb die Bürstenträgerplatte vor der Fixierung des Elektromotors am Pumpengehäuse im Motorgehäuse eingesetzt werden muss. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, ein Motor-Pumpen-Aggregat anzugeben, das mit möglichst einfachen, kostengünstigen und funktionssicheren Mitteln eine alternative Möglichkeit zur Anordnung der einzelnen Motorbauteile, insbesondere der Bürstenträgerplatte erlaubt, sodass eine aufgelöste Bauweise des Elektromotors möglich ist, die u.a. auch nicht zur Vormontage der Bürstenträgerplatte im Elektromotor zwingt.
- Diese Aufgabe wird für einen Motor-Pumpen-Aggregat der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beschreibung von mehreren Zeichnungen verdeutlicht.
- Es zeigen:
-
1 in einer Gesamtansicht ein Motor-Pumpen-Aggregat mit den erfindungswesentlichen Merkmalen in einer Explosionsdarstellung, -
2 eine Draufsicht auf die in1 verwendete Bürstenträgerplatte. -
3 die Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung der Bürstenträgerplatte, die als mittig geteilte Ringscheibe aus zwei Kreissegmenten gebildet ist, -
4 –6 die einzelnen erforderlichen Montageschritte zur Herstellung eines Motor-Pumpen-Aggregats unter Verwendung der aus3 bekannten Bürstenträgerplatte. - Die
1 zeigt in einer Gesamtansicht ein Motor-Pumpen-Aggregat mit den erfindungswesentlichen Merkmalen in einer Explosionsansicht, bestehend aus einem Motorgehäuse10 zur Aufnahme von Bauteilen eines Elektromotors und mit einem Pumpengehäuse6 zur Aufnahme von Bauteilen einer vom Elektromotor angetriebenen Pumpe, mit einer im Pumpengehäuse6 ausgebildeten Bohrung7 zur abschnittsweisen Aufnahme einer Motorwelle17 , die einen Anker3 mit einem Kommutator8 und ein Wälzlager4 aufweist und mit einer zwischen dem Pumpengehäuse6 und dem Motorgehäuse10 angeordneten Bürstenträgerplatte5 , die wenigstens zwei, den Kommutator8 kontaktierende Bürsten13 aufnimmt. - Die Erfindung sieht vor, dass die Motorwelle
17 in Verbindung mit dem Anker3 , dem Kommutator8 und dem Wälzlager4 eine vorgefertigte, eigenständig handhabbare erste Baueinheit1 bildet, welche unabhängig von einer vorgefertigten, eigenständig handhabbaren zweiten Baueinheit2 , die die Bürstenträgerplatte5 umfasst, am Pumpengehäuse6 angeordnet wird. - Wie aus der
1 hervor geht, ist die erste Baueinheit1 koaxial zur Bohrung7 des Pumpengehäuses6 ausgerichtet, wobei vor der Zuführung des Motorgehäuses10 die zweite Baueinheit2 quer zur Motorwelle17 ausgerichtet zwischen dem Motorgehäuse10 und dem Pumpengehäuse6 der ersten Baueinheit1 zugeführt wird. - Hinsichtlich der einzelnen Montageschritte und Montagerichtungen ist gemäß den hierzu angebrachten Pfeilen M1, M2 die erste Baueinheit
1 vor der Montage der zweiten Baueinheit2 am Pumpengehäuse6 angebracht, wozu die den Kommutator8 und den Anker3 tragende Motorwelle17 in Verbindung mit dem Wälzlager4 axial in die Bohrung7 des Pumpengehäuses6 abschnittsweise eingefügt wird. Die Motorwelle17 ist somit mittels des in die Bohrung7 axial eingeführten Wälzlagers4 im Pumpengehäuse6 gelagert. Die erste Baueinheit1 ist unlösbar mit dem Pumpengehäuse6 verbunden, wozu das Wälzlager4 über seinen Außenlagerring axial in die Bohrung7 des Pumpengehäuses6 eingepresst ist. Entfernt vom ersten Wälzlager4 ist entweder am anderen Ende der Motorwelle17 oder im Motorgehäuse10 ein weiteres Wälzlager9 angeordnet, das zur Lagerung des vom Pumpengehäuse6 abgewandten Wellenendes abbildungsgemäß in dem topfförmigen Motorgehäuse10 vorgesehen ist. - Die
2 zeigt in einer Draufsicht die Bürstenträgerplatte5 , welche die Kontur eines mit eine seitlichen Ausnehmung11 versehenen Ringscheibensegments aufweist, das quer über die Motorwelle17 geschoben ist und zentriert zur Motorwelle17 ausgerichtet wird, wozu die Öffnung der Ausnehmung11 wenigsten dem Durchmesser der Motorwelle17 entspricht. Die Bürstenträgerplatte5 ist infolge der seitlichen Ausnehmung11 in den1 und2 U-förmig, oder nach Wunsch oder Bedarf als ein ½- bis ¾-Kreis gestaltet. Die Bürstenträgerplatte5 kontaktiert mittels geeigneter elektrischer Anschlüsse15 wenigstens zwei im Pumpengehäuse6 fixierte elektrische Leiter12 , die eine elektrische Verbindung zwischen einem am Pumpengehäuse6 fixierten Motorsteuergerät14 und den Bürsten13 herstellen. Bevorzugt kontaktieren die elektrischen Anschlüsse15 der Bürstenträgerplatte5 nach Art einer Klemm- und/oder Rastverbindung die elektrischen Leiter12 . - Zusammenfassend lässt sich somit für das Motor-Pumpen-Aggregat feststellen, dass sich aufgrund der vorgeschlagenen erfindungswesentlichen Merkmale der Eigenfertigungsanteil und damit die Fertigungstiefe infolge eines mehrstufigen Fertigungskonzepts erhöht, da weniger Bauteile zugekauft werden müssen.
- Die Fertigung der ersten Baueinheit
1 erfolgt nach Wunsch oder Bedarf somit bevorzugt in Eigenleistung oder kann fertig geprüft und hinsichtlich der Motorwelle17 überdreht zugekauft werden. Diese erste Baueinheit1 umfasst als Vormontagegruppe das auf der Motorwelle17 aufgepresste Wälzlager4 (sog. Festlager, A-Lager), den Anker3 mit den Wicklungen und den Kommutator8 , sowie ggf. einen zur Betätigung der Pumpenkolben16 im Pumpengehäuse6 geeigneten Exzenterantrieb, der auch angebaut sein kann, z.B. durch ein auf die Motorwelle17 aufgepresstes Exzenterlager. Ferner ist das weitere Wälzlager9 (sog. Loslager, B-Lager) entweder schon an der ersten Baueinheit1 fixiert, oder kann zu einem anderen Montagezeitpunkt in den Topfboden des Motorgehäuses10 eingepresst werden. - Die erste Baueinheit
1 wird zur Montage im Pumpengehäuse6 mittels eines seitlich (radial) einfahrenden Werkzeugs am Außenring des Wälzlagers4 zentriert und in die Bohrung7 des Pumpengehäuses6 eingepresst. Diese Presspassung übernimmt die spiel,- verschleiß- und geräuscharme Aufnahme und Ableitung der Pumpenkräfte und ist in der Lage, alle auftretenden Kräfte als Festlagerung (unter allen Temperaturen und sonstigen Randbedingungen) in das Pumpengehäuse6 abzuleiten. - Die aus der vorgestellten Erfindung resultierende Gestaltungsfreiheit der Rückseite des Wälzlagers
4 und der gegenüberliegenden Stirnseite des Kommutators8 verbessert die Schmutzrobustheit gegenüber Fett, Bremsflüssigkeit und dem Kohlestaub der Bürsten13 , da eine günstige Gestaltung der Innenkontur des Kommutators8 in Verbindung mit der Außenseite des Kommutators8 eine Abschleuderung von Kohlenstaub und der Bremsflüssigkeit fördert, sodass ein Verschmieren (sog. Verpasten) der Lamellenzwischenräume am Kommutator8 vermieden wird. - Nachdem die erste Baueinheit
1 im Pumpengehäuse6 eingepresst ist, erfolgt der Einbau der zweiten Baueinheit2 , die primär durch die Bürstenträgerplatte5 gebildet ist, welche die Kohlebürsten13 und in der Regel auch die erforderlichen Entstörelemente trägt. - Die Montage der zweiten Baueinheit
2 erfolgt jetzt erfindungsgemäß nur noch von der Seite, d.h. radial von außen in Richtung der quer zur zweiten Baueinheit2 am Pumpengehäuse6 angeordneten ersten Baueinheit1 , wozu die Bürstenträgerplatte5 neuerdings eine großzügig bemessene seitliche Öffnung in Form einer Ausnehmung11 aufweist, die im Wesentlichen U-förmig nach außen hin geöffnet ist, wobei die innere Aussparung als 1/2 bis 3/4 Kreis ausgeführt ist, die zur zentralen Aufnahme der Motorwelle17 in der Bürstenträgerplatte5 im Innendurchmesser wenigstens dem Durchmesser der Motorwelle17 entspricht. Folglich ist die Bürstenträgerplatte5 nicht mehr ringförmig geschlossen. - Zur elektrischen Verbindung des Motorsteuergeräts
14 mit der zweiten Baueinheit2 sind die drahtförmigen elektrischen Leiter12 bereits in einem Vormontageschritt ein Bestandteil des Motorsteuergeräts14 und/oder des Pumpengehäuses6 , die aus dem Pumpengehäuse6 in Richtung der ersten Baueinheit1 hervorstehen. - Im einfachsten Fall erfolgt die elektrische Verbindung mit den Leitern
12 dadurch, dass die Bürstenträgerplatte5 mit ihrer Ausnehmung11 seitlich zwischen dem Pumpengehäuse6 und der ersten Baueinheit1 eingeschoben wird und beim seitlichen einschieben in die mittig zur Motorwelle2 ausgerichteten Endposition gleichzeitig die Kontaktierung, vorzugsweise die Durchtrennung der Drahtisolation des jeweiligen Leiters12 erfolgt, sodass beispielhaft mittels einer Schneid-Klemm-Kontaktierung die elektrische Verbindung der Bürstenträgerplatte5 mit dem Motorsteuergerät14 hergestellt ist. - Die vorgestellte radiale Zuführung und Anordnung der Bürstenträgerplatte
5 verhindert, dass die Leiter12 zu tief angeschnitten werden, sodass eine Kriechstrom-Kontaktierung zur Masse des Pumpengehäuses6 sicher verhindert wird. - Eine andere Ausgestaltung der zweiten Baueinheit
2 kann gleichzeitig eine Abstützung der Leiter12 beim kontaktieren vorsehen, um die Kräfte für die Herstellung der Kontaktverbindung nicht zu stark in die drahtförmigen Leiter12 einzuleiten. - Auch ist eine Montage dergestalt möglich, dass der Verbindungskontakt zum Motorsteuergerät
14 in einer isolierenden Kammer der Bürstenträgerplatte5 aufgenommen wird und die Kontaktierung selbst durch das Weiterschieben eines Schneid-Klemmkontakts aus einer Vorraststellung heraus in die Endstellung erfolgt. - Eine andere Ausgestaltung der elektrischen Kontaktierung geht in Richtung Zweiteiligkeit, indem die Leiter
12 versetzt seitlich eingeschoben werden, die Motorwelle17 innen umschließen und die Kontakte in ihrer gegenseitigen Endlagen gegeneinander verrasten. - Die Ausgestaltung der Bürstenträgerplatte
5 kann aber auch eine radiale und axiale Fixierung der Bürstenträgerplatte5 relativ zum Pumpengehäuse6 oder der fest in das Pumpengehäuse6 eingepressten Motorwelle17 durch die nachfolgende Montage des topfförmigen Motorgehäuses10 auf dem Pumpengehäuse6 erfolgen. Eine niedere Klemmkraft wird durch die seitliche Ausnehmung11 in der Bürstenträgerplatte5 unterstützt. - Aus dieser Position heraus können dann entweder die Bürsten
13 entriegelt werden, oder es muss u.U. gar keine Schritt der Entriegelung mehr geben, falls die Bürsten im 60° Winkel oder 90° Winkel angeordnet sind, sofern die Bürsten bei der seitlichen Montage direkt in die Ausgangsstellung gebracht wurden. - Sobald die beiden Baueinheiten
1 ,2 am Pumpengehäuse6 angebracht sind, erfolgt die Montage des topfförmigen Motorgehäuses10 in Richtung der Motorwellenachse, wobei über eine geeignete Zentrieraufnahme ein Schleifen der im Motorgehäuse10 fixierten Magnete am Anker3 vermieden wird. - Falls die Magnetisierung der Magnete im Motorgehäuse
10 noch nicht vor der Montage erfolgt ist, wird nach der Montage und Fixierung des Motorgehäuses10 auf dem Pumpengehäuse6 , z.B. durch Schrauben oder durch Verstemmen, in einem weiteren Arbeitsschritt die Aufmagnetisierung der Motormagnete durchgeführt. Der Elektromotor ist danach prinzipiell funktionsfähig. - Schließlich soll in einer Draufsicht anhand der
3 eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der als zweite Baueinheit2 bezeichneten Bürstenträgerplatte5 aufgezeigt werden, die als mittig geteilte Ringscheibe aus zwei Kreissegmenten18 gebildet ist, welche analog zu2 im Wesentlichen jeweils die Bürsten13 und die elektrischen Anschlüsse15 aufnehmen. Die Anschlüsse15 sind bevorzugt als Schneidklemmen ausgeführt, welche im Sinne einer möglichst robusten Kontaktierung auf einfache Weise während der in der5 abgebildeten Montage die Isolation der elektrischen Leiter12 durchtrennen. Die beiden Kreissegmente18 sind in der bevorzugten Ausführung mit Haken19 versehen, die beim Zusammenfügen beider Kreissegmente18 (siehe5 ) in zugehörige Aussparungen20 des jeweils entgegengesetzten Kreissegments18 einrasten. - Anhand der
4 bis6 werden nachfolgend die einzelnen erforderlichen Montageschritte zur Herstellung eines Motor-Pumpen-Aggregats unter Verwendung der aus3 bekannten Bürstenträgerplatte vorgestellt. Die Pfeile geben die jeweils erforderliche Montagerichtung an. Hierzu zeigt die4 analog zu1 die erste vorgefertigte Baueinheit1 , die in die Bohrung7 des Pumpengehäuses6 eingepresst wird, bevor die beiden diametral zueinander ausgerichteten Kreissegmente18 entsprechende der Darstellung in5 radial von beiden Seiten der ersten Baueinheit1 zugeführt werden bis sie ineinander einrasten. Die6 zeigt den letzten Montageschritt, der das Überstülpen des topfförmigen Motorgehäuses10 auf die Baueinheit1 zeigt, wobei durch diesen letzten Montageschritt die Bürstenträgerplatte5 (Baueinheit2 ) durch das Motorgehäuse10 in ihrer Position fixiert und verriegelt ist, sobald das Motorgehäuse10 am Pumpengehäuse6 anliegt. - Soweit in den
3 –6 nicht alle gezeigten Einzelheiten beschrieben sind, entsprechen diese den aus den1 und2 bekannten Merkmalen. - Bezüglich einer geeigneten Motor-Endprüfung wird ein neues Konzept herangezogen, da eine pulsierende Ansteuerung des Elektromotors in funktioneller Verbindung mit der Pumpe zwangsläufig gegeben ist, indem anhand der Trägheit und der Beschleunigungscharakteristik des Läufers (erste Baueinheit
1 ) die gewünschten Leistungsparameter des Elektromotors nachgewiesen werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Baueinheit
- 2
- Baueinheit
- 3
- Anker
- 4
- Wälzlager
- 5
- Bürstenträgerplatte
- 6
- Pumpengehäuse
- 7
- Bohrung
- 8
- Kommutator
- 9
- Wälzlager
- 10
- Motorgehäuse
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Leiter
- 13
- Bürste
- 14
- Motorsteuergerät
- 15
- Anschluss
- 16
- Pumpenkolben
- 17
- Motorwelle
- 18
- Kreissegmente
- 19
- Haken
- 20
- Aussparung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009048109 A1 [0002]
Claims (13)
- Motor-Pumpen-Aggregat, mit einem Motorgehäuse zur Aufnahme von Bauteilen eines Elektromotors und mit einem Pumpengehäuse zur Aufnahme von Bauteilen einer vom Elektromotor angetriebenen Pumpe, mit einer im Pumpengehäuse ausgebildeten Bohrung zur abschnittsweisen Aufnahme einer Motorwelle, die einen Anker mit einem Kommutator und ein Wälzlager aufweist, mit einer zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse angeordneten Bürstenträgerplatte, die wenigstens zwei, den Kommutator kontaktierende Bürsten aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (
17 ) in Verbindung mit dem Anker (3 ), dem Kommutator und dem Wälzlager (4 ) eine vorgefertigte, eigenständig handhabbare erste Baueinheit (1 ) bildet, welche unabhängig von einer vorgefertigten, eigenständig handhabbaren zweiten Baueinheit (2 ), die die Bürstenträgerplatte (5 ) umfasst, am Pumpengehäuse (6 ) angeordnet ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baueinheit (
1 ) koaxial zur Bohrung (7 ) des Pumpengehäuses (6 ) ausgerichtet ist, und dass die zweite Baueinheit (2 ) quer zur Motorwelle (17 ) zwischen dem Motorgehäuse (10 ) und dem Pumpengehäuse (6 ) der ersten Baueinheit (1 ) zugeführt ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baueinheit (
1 ) vor der Montage der zweiten Baueinheit (2 ) am Pumpengehäuse (6 ) angebracht ist, wozu die den Kommutator (8 ) und den Anker (3 ) tragende Motorwelle (17 ) in Verbindung mit dem Wälzlager (4 ) axial in die Bohrung (7 ) des Pumpengehäuses (6 ) abschnittsweise eingefügt ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (
17 ) mittels des in die Bohrung (7 ) axial eingeführten Wälzlagers (4 ) im Pumpengehäuse (6 ) gelagert ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baueinheit (
1 ) entfernt vom ersten Wälzlager (4 ) auf der Motorwelle (17 ) ein weiteres Wälzlager (9 ) aufweist, das zur Lagerung des vom Pumpengehäuse (6 ) abgewandten Wellenendes in dem topfförmigen Motorgehäuse (10 ) aufgenommen ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Baueinheit (
1 ) unlösbar mit dem Pumpengehäuse (6 ) verbunden ist, wozu das Wälzlager (4 ) über seinen Außenlagerring axial in die Bohrung (7 ) des Pumpengehäuses (6 ) eingepresst ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenträgerplatte (
5 ) die Kontur eines mit einer seitlichen Ausnehmung (11 ) versehenen Ringscheibensegments aufweist, das quer über die Motorwelle (17 ) geschoben ist und zentriert zur Motorwelle (17 ) ausgerichtet ist, wozu die Öffnung der Ausnehmung (11 ) wenigsten dem Durchmesser der Motorwelle (17 ) entspricht. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenträgerplatte (
5 ) infolge der seitlichen Ausnehmung (11 ) U-förmig gestaltet ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringscheibensegment infolge der seitliche Ausnehmung (
11 ) als ein ½- bis ¾-Kreis gestaltet ist. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenträgerplatte (
5 ) infolge ihrer radialen Zuführung in Richtung der quer zur Bürstenträgerplatte (5 ) angeordneten Motorwelle (17 ) mittels eines elektrischen Anschlusses (15 ) wenigstens einen im Pumpengehäuse (6 ) fixierten elektrischen Leiter (12 ) kontaktiert, der eine elektrische Verbindung zwischen einem am Pumpengehäuse (6 ) fixierten Motorsteuergerät (14 ) und den Bürsten (13 ) herstellt. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss (
15 ) an der Bürstenträgerplatte (5 ) nach Art einer Klemm- und/oder Rastverbindung den elektrischen Leiter (12 ) kontaktiert. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenträgerplatte (
5 ) aus zwei separate sowie diametral zueinander ausgerichtete Kreissegmente (18 ) besteht, die quer zur Motorwelle (17 ) dem Kommutator (8 ) radial aufeinander zugeführt sind. - Motor-Pumpen-Aggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kreissegment (
18 ) mit einem Rastmechanismus versehen ist, der beim Zusammenfügen beider Kreissegmente (18 ) eine starre Verbindung beider Kreissegmente (18 ) herstellt.
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