-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwingungsentkoppelnden
Halterung einer elektrischen Maschine nach Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Stand der Technik
-
Elektrische
Maschine werden in allen Bereichen des täglichen Lebens
eingesetzt; insbesondere als Elektromotoren finden sie praktisch überall
Verwendung. Beim Anlaufen einer elektrischen Maschine und während
ihres Betriebes kommt es zu Schwingungen, die es erforderlich machen,
die elektrische Maschine zu ihrer Halterung beziehungsweise zu der
sie umgebenden Umwelt zu entkoppeln. Insbesondere bei Elektromotoren,
wie sie beispielsweise in Gebläsen von Heiz- oder Klimaanlagen
in Kraftfahrzeugen verwendet werden, sind Schwingungsentkopplungen
bekannt, um eine Übertragung des Körperschalls
des Motors beziehungsweise der Gebläseeinheit auf die Karosserie
und/oder den Innenraum des Fahrzeugs zu vermeiden oder zumindest
zu reduzieren. Laufgeräusche des Elektromotors und laufbedingte,
beispielsweise durch eine Unwucht eines anzutreibenden Gebläserades
erzeugte Schwingungen übertragen sich hierbei in hohem Maße
auf das Gehäuse beziehungsweise den Gehäusedeckel
des Elektromotors und führen zu einer unerwünschten
Geräuschentwicklung, sofern sie nicht bedämpft
wurden. Gängige Befestigungsmethoden für derartige
Motoren bestehen darin, den kompletten Motor zu kapseln, also etwa
in ein Kunststoffgehäuse oder ein Gehäuse aus
Metall einzusetzen, an dem ein Flansch zur Verbindung mit seiner Umwelt
vorgesehen ist. Zwischen Motor und Motorgehäuse beziehungsweise
im Flansch werden hierbei Entkopplungselemente etwa aus Gummi eingelegt,
um Schwingungsanregungen zu dämpfen. Insbesondere in Bereichen,
in denen der Elektromotor abgestützt werden muss, führt
dies zu dem Zielkonflikt, dass die Abstützung des Motors
eine relativ feste oder gar starre Befestigung erfordert, die Schwingungsdämpfung
hingegen eine Elastizität. Diese gegensätzlichen
Forderungen werden im Regelfall durch Verwendung von vorgespannten
Entkoppelungselementen verwirklicht, wobei die Dämpfung der
Schwingungen durch Walkarbeit in den Entkopplungselementen erfolgt,
wodurch keine optimale Entkopplung möglich ist.
-
Aus
der
DE 103 26 996
A1 ist bekannt, die Entkoppelungselemente an Befestigungsmitteln
anzubringen, die einstückig mit mindestens einem Polring
eines Polgehäuses des Elektromotors ausgebildet sind. Hierdurch
lässt sich eine Befestigung und gleichzeitige Entkoppelung
des Motors sowohl gegenüber dem Motorflansch als auch gegenüber
Teilen des Motorgehäuses bewirken. Nachteilig hieran ist,
dass die Einbaulage eines solchen Motors entsprechend der Anordnung
der Motorelemente gewählt werden muss und ein unerwünschtes
Setzverhalten im Laufe des Betriebs des Elektromotors auftritt,
das zu unerwünschten Verringerungen von Spaltmaßen
oder zum Streifen von bewegten Elementen an feststehenden Elementen
führt, etwa eines Lüfterrades an einem Gehäuse,
und zu einer Beeinträchtigung der Dämpfungsleistung.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur schwingungsentkoppelten
Halterung einer elektrischen Maschine bereitzustellen das diese Nachteile
vermeidet und bei guter Schwingungsdämpfung eine sichere
Befestigung unter weitest gehender Vermeidung von Setzverhalten
der elektrischen Maschine relativ zum Motorflansch und/oder Gehäuse
bietet.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Hierzu
wird eine Vorrichtung zur schwingungsentkoppelten Haltung einer
elektrischen Maschine vorgeschlagen, die ein Polgehäuse
und einen Maschinenflansch aufweist, zwischen denen mindestens ein
Schwingungsentkopplungselement angeordnet ist, das an mindestens
einer Berührungsfläche von Polgehäuse
und/oder Motorflansch anliegt und zumindest bereichsweise eine kugelähnliche Gestalt
aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Berührungsfläche
an die kugelähnliche Gestalt formangepasst ausgebildet
ist. Im Stand der Technik konnte die ausreichend sichere Fixierung
der einzelnen zu entkoppelnden Teile, also insbesondere des Polgehäuses
und des Motorflansches beziehungsweise des Motorgehäuses,
nur durch eine Vorspannung der Schwingungsentkopplungselemente erreicht
werden, die so stark sein musste, dass die Schwingungsentkopplungselemente
durch Reibschluss die Gewichtskraft und/oder die kinetische Energie
insbesondere des anlaufenden Motors und das hieraus resultierende
Moment aufnehmen konnten, ohne dass es zu einer unerwünscht
großen Relativbewegung dieser Teile zueinander kam. Sobald
die Einbaulage verändert wurde, wie dies beispielsweise
durch Konstruktionsänderungen in einem Fahrzeug, in dem
der Elektromotor verbaut wird, möglich ist, oder nach den Anforderungen
des Verwenders erfolgt, reichte dieser Reibschluss häufig
nicht aus, um dauerhaft ein Verrutschen der einzelnen Komponenten
der elektrischen Maschine, insbesondere des relativ schweren Polgehäuses
relativ zum Motorflansch und/oder zu Motorgehäuseteilen,
zu verhindern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
vermieden, dass die Berührungsflächen, an denen
das Schwingungsentkoppelungselement an Polgehäuse und/oder
Motorflansch anliegt, zumindest bereichsweise so ausgebildet sind,
dass sie an die kugelähnliche Gestalt des Schwingungsentkopplungselements
formangepasst ausgebildet sind. Es wird folglich zwischen dem Schwingungsentkopplungselement
und Polgehäuse und/oder Motorflansch nicht lediglich ein
Reibschluss, sondern zumindest bereichsweise auch ein Formschluss
bewirkt. Hierdurch ergibt sich nicht nur, dass eine genau definierte
Lage von Polgehäuse und/oder Motorflansch zum Schwingungsentkopplungselement
konstruktiv eingenommen und beibehalten werden kann, sondern insbesondere
auch, dass das Schwingungsentkopplungselement nicht unter unnötiger
Vorspannung eingebracht werden muss, wodurch sich überdies
die schwingungsentkoppelnden Eigenschaften des Schwingungsentkopplungselements
verbessern.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
das Schwingungsentkopplungselement aus elastischem Material besteht.
Bei einer Ausführung des Schwingungsentkopplungselements aus
elastischem Material, beispielsweise aus Gummi oder einem elastischen
Kunststoff, können die schwingungsentkoppelnden Eigenschaften
in weitem Maße variiert und auf die jeweiligen Erfordernisse
der zu entkoppelnden elektrischen Maschine angepasst werden, insbesondere
auf deren zu erwartendes, zu bedämpfendes Frequenzspektrum.
Durch geeignete Auswahl und Anordnung elastischer Schwingungsentkopplungselemente
können unerwünschte Resonanzen in mehreren Bereichen
möglichst weit vermieden werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schwingungsentkopplungselement
zwei kugelähnliche Ausbildungen auf, die über
einen Steg miteinander verbunden sind. Das Schwingungsentkopplungselement
ist demzufolge in Art einer Hantel ausgebildet, wobei an beiden
Endseiten eines Steges die kugelähnliche Ausbildung angeordnet
ist. Der Steg gestattet es, das Schwingungsentkopplungselement auf
eine sehr einfache Art und Weise beispielsweise in Befestigungslaschen
einzubringen und dadurch mit dem Polgehäuse, dem Maschinenflansch oder
einem Gehäusebestandteil der elektrischen Maschine zu verbinden,
beispielsweise also einzuklipsen, was eine sehr einfache und kostengünstige Montage
ermöglicht, die zudem selbsthaltend ausgestaltet werden
kann, indem der Steg relativ zur Stärke der Befestigungslasche
kurz bemessen ist, so dass die kugelähnlichen Ausbildungen
beidseitig klemmen.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass beide kugelähnliche Ausbildungen an formangepasste
Berührungsflächen von Polgehäuse und/oder
Maschinenflansch anliegen. Insbesondere ist hierbei vorgesehen,
dass die eine kugelähnliche Ausbildung an formangepassten
Berührungsflächen des Polgehäuses anliegt
und die andere an einem Maschinenflansch, oder dass beide kugelähnlichen
Ausbildungen jeweils an formangepassten Berührungsflächen
von Polgehäuse und/oder Maschinenflansch anliegen. Es ist
folglich möglich, die eine kugelähnliche Ausbildung
nur an einer formangepassten Berührungsfläche
des Polgehäuses und die andere nur an einer formangepassten
Berührungsfläche des Maschinenflansches anliegen
zu lassen, oder aber eine kugelähnliche Ausbildung an formangepassten
Berührungsflächen nur eines, die andere aber an
solchen von zwei dieser Komponenten anliegen zu lassen.
-
In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform weist
die elektrische Maschine einen Gehäusedeckel auf, der sich
an dem Schwingungsentkopplungselement mit einer Kontaktfläche abstützt.
Hierdurch wird nicht nur die Schwingungsentkopplung des Polgehäuses
zum Maschinenflansch bewirkt, sondern auch zum Gehäusedeckel der
elektrischen Maschine, so dass hierüber keine unerwünschten
Schwingungen oder gar Resonanzen weitergeleitet oder in diese eingetragen
werden. Der Gehäusedeckel weist hierzu eine Kontaktfläche
auf, der mit dem Schwingungselement in Berührlage tritt und
sich hieran abstützt.
-
In
einer weiteren, ganz besonders bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Kontaktfläche der kugelähnlichen
Gestalt des Schwingungsentkopplungselements formangepasst ausgebildet
ist. Die Kontaktfläche, die der Abstützung des Gehäusedeckels
an dem Schwingungsentkopplungselement dient, ist folglich der kugelähnlichen Gestalt
des Schwingungsentkopplungselements ebenso formangepasst wie die
Berührungsflächen, mit denen sich der Motorflansch
oder das Polgehäuse abstützen. Auf diese Weise
wird eine fixierte Einbringung und Positionierung des Entkopplungselements
zwischen all den genannten Komponenten sichergestellt, wobei, relativ
zu allen Komponenten, keine oder jedenfalls keine übermäßige
Vorspannung erforderlich ist, so dass das Schwingungsentkopplungselement
seine schwingungsdämpfenden Eigenschaften über
praktisch den gesamten auftretenden Frequenzbereich ausnutzt. Eine
Relativverschiebung der genannten Einzelkomponenten, also insbesondere
des Polgehäuses, des Motorflansches und des Gehäusedeckels
zueinander, die durch ein Verschieben beziehungsweise Abgleiten
dieser Komponenten auf dem Schwingungsentkopplungselement erfolgen
könnte, wird zuverlässig praktisch vollständig
vermieden, da die Komponenten nicht lediglich über Reibschluss,
sondern über Formschluss an dem Schwingungsentkopplungselement
anliegen.
-
Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
-
Dazu
zeigen
-
1 eine
elektrische Maschine in Einbaulage mit Schwingungsentkopplungselementen,
-
2 ein
Schwingungsentkopplungselement mit formangepassten Berührungsflächen
und
-
3 einen
Gehäusedeckel mit Kontaktflächen.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
1 zeigt
eine elektrische Maschine 1, nämlich einen Elektromotor 2 mit
einem Polgehäuse 3. Der Elektromotor 2 wird
von einem Motorflansch 4 umgeben und gehalten, und von
einem Gehäusedeckel 5, der über den Elektromotor 2 gestülpt
ist und am Motorflansch 4 anliegt, umfangen. Am Polgehäuse 3 sind
radial Befestigungslaschen 6 ausgebildet, von denen hier
lediglich eine sichtbar dargestellt ist. Die Befestigungslaschen 6 sind
insbesondere einstückig mit dem Polgehäuse 3 ausgebildet,
beispielsweise im Wege eines Stanz-/Prägevorgangs. Diese Befestigungslaschen
weisen eine Ausnehmung auf, in die ein Schwingungsentkopplungselement 7 eingebracht
ist, das in Form einer Hantel 8 ausgebildet ist, wobei
diese aus zwei kugelähnlichen Ausbildungen 9 besteht,
die unter einander mittels eines Steges 10 verbunden sind.
Der Steg 10 wird in die genannte Ausnehmung der Befestigungslasche 6 eingebracht,
so dass die kugelähnlichen Ausbildungen 9 auf
der einen wie auch auf der anderen Seiten der Befestigungslasche 6 zu
liegen kommen. Von den kugelähnlichen Ausbildungen 9 stützt
sich die eine an einer Berührungsfläche 11 des
Polgehäuses 3 und an einer Kontaktfläche 12 des
Gehäusedeckels 5 ab, während sich die
andere an einer Berührungsfläche 11 des
Motorflansches 4 abstützt.
-
Die
Figur soll lediglich die Positionierung der Schwingungsentkoppiungselemente 7 relativ
zu den einzelnen Komponenten des Elektromotors 2 darstellen,
insbesondere zu Polgehäuse 3, dem Motorflansch 4 und
zum Gehäusedeckel 5. De Ausbildung des Berührungsflächen 11 und
der Kontaktflächen 12 ist hierbei noch nicht maßgeblich.
Entgegen der Darstellung wird der Elektromotor 2 von mehreren Schwingungsentkopplungselementen 7 gehalten
und bedämpft. Diese können beispielsweise in einer
symmetrischen oder asymmetrischen Anordnung um einen Außenumfang 13 des
Polgehäuses 3 verteilt sein.
-
2 zeigt
ein Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur schwingungsentkoppelten Halterung. Das Schwingungsentkopplungselement 7 ist hierbei
wiederum als Hantel 8 ausgebildet, wobei der Steg 10 in
einer am Polgehäuse 3 des Elektromotors 2 ausgebildeten
Befestigungslasche 6 eingebracht ist, so dass die kugelähnlichen
Ausbildungen 9 des Schwingungsentkopplungselements 7 beidseitig
der Befestigungslasche 6 (in Axialerstreckung des Motors)
liegen. Der Elektromotor 2 wird von dem Motorflansch 4 umfasst,
der eine ringförmig umlaufende Randgestaltung 14 aufweist,
in die der Gehäusedeckel 5 mit einem Stülprand 15 eingebracht
und somit über den Elektromotor 2 übergestülpt
wird. Der Motorflansch 14 weist in seinem unteren Bereich 16 eine der
kugelähnlichen Ausbildung 9 formangepasste Auflagefläche 17 auf,
die die formangepasste Berührungsfläche 11 am
Motorflansch ausbildet und der Außenkontur der kugelähnlichen
Ausbildung 9 angepasst ist. Auf der im Wesentlichen gegenüberliegenden
Seite (in Axialerstreckung der Hantel 8 betrachtet), weist
der Gehäusedeckel 5 die Kontaktfläche 12 auf,
die ebenfalls der Außenkontur der kugelähnlichen
Ausbildung 9 formangepasst ist und hierbei die Gehäusedeckelauflagefläche 18 ausbildet.
Die Formanpassung erfolgt im Wesentlichen so, dass die Berührfläche 11 beziehungsweise
die Kontaktfläche 12 eine gerundete Ausnehmung
mit einem Radius aufweisen, der in etwa dem der kugelähnlichen
Ausbildung 9 entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, dass
die Berührungsfläche 11 beziehungsweise
die Kontaktfläche 12 über einen relativ
großflächigen Bereich der kugelähnlichen
Ausbildung 9 aufliegen, und nicht lediglich in einer, wie
im Stand der Technik bekannten planen Ausführung, eine
im Wesentlichen nahezu strichförmige oder nur durch Verformung
der kugelähnlichen Ausbildung 9 bewirkte, kleine
flächige Ausdehnung haben. Auf diese Weise wird nicht lediglich
ein Reibschluss zwischen Berührfläche beziehungsweise
Kontaktfläche und der jeweils zugeordneten kugelähnlichen
Ausbildung 9 bewirkt, sondern auch ein Formschluss, der
eine Relativbewegung in Richtung des Pfeils R1 des Elektromotors 2 zu
dem Gehäusedeckel 5 beziehungsweise dem Motorflansch 4 ebenso
verhindert wie eine übermäßige Relativbewegung
in Richtung des Pfeils R2. Gleichwohl ist
eine geringe Bewegung des Elektromotors 1 relativ zum Gehäusedeckel 5 und
insbesondere zum Motorflansch 4 möglich, insbesondere
dann, wenn der Motor anläuft und hierdurch ein Moment zwischen Elektromotor 2 und
Motorflansch 4 entsteht; diese Relativbewegung, die von
dem Außenumfang 13 des Polgehäuses vermittelt
wird und um die Motorachse erfolgt, wird von dem Schwingungsdämpfungselement 7 aufgenommen,
das aus elastischem Material 19 besteht und rückstellend
bezüglich dieses Moments wirkt. Es ergibt sich aber keine
nennenswerte Verkleinerung der in Radialrichtung bestehenden Bauabstände.
-
3 zeigt
einen Gehäusedeckel 5 für den nicht dargestellten
Elektromotor 2, mit erfindungsgemäßen
Kontaktflächen 12, die jeweils endseitig an Deckelstützen 20 angeordnet
sind. Die Deckelstützen 20 umgreifen den nicht
dargestellten Elektromotor 2, insbesondere das nicht dargestellte
Polgehäuse 3 und liegen mit den Kontaktflächen 12 unter
Ausbildung von endseitigen Stützbereichen 21 auf
den nicht dargestellten kugelähnlichen Ausbildungen 9 auf. Über
den Umfang des nicht dargestellten Elektromotors 2 sind
insgesamt drei nicht dargestellte Schwingungsentkopplungselemente 7 ausgebildet, die
sich jeweils mit einer kugelähnlichen Ausbildung 9 auf
der Kontaktfläche 12 abstützen. Die Kontakffläche 12 ist
hierzu nicht eben ausgestaltet, sondern nimmt die Außenkontur
der in den vorstehenden Figuren beschriebenen kugelähnlichen
Ausbildungen 9 auf, so dass eine weitgehende Umfassung
insbesondere zum Kugelumfang der kugelähnlichen Ausbildungen 9 hin
gegeben ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Gehäusedeckel 5 relativ
zu den kugelähnlichen Ausbildungen 9 eine Axial-
oder Radialbewegung in von dem Schwingungsentkopplungselement 7 (vergleiche
vorstehende Figuren) nicht vorgesehenen Ausmaß erfährt;
ebenso wird verhindert, dass der Elektromotor 2, der über
die vorstehend beschriebenen Schwingungsentkopplungselemente 7 an
dem Gehäusedeckel 5 angelagert ist, relativ zum Gehäusedeckel 5 eine
unerwünscht große Bewegung erfahren kann, beispielsweise
durch Setzverhalten aufgrund seines Eigengewichts bei entsprechender
Einbaulage, die durch bloßen Reibschluss zwischen kugelähnlicher
Ausbildung 9, wie vorstehend beschrieben, und der Kontaktfläche 12 allein nicht
verhindert werden könnte. Der durch die formangepasste
Ausgestaltung der Kontaktfläche 12 bewirkte Formschluss
mit der kugelähnlichen Ausbildung 9 hingegen gestattet
eine sichere und eindeutige sowie nachhaltige Positionierung des
Gehäusedeckels 5 über die Deckelstützen 20 relativ
zu den nicht dargestellten kugelähnlichen Ausbildungen 9 (wie
in vorstehenden Figuren näher beschrieben).
-
Insgesamt
ergibt sich eine sehr gute Schwingungsbedämpfung und ein
deutlich besseres Langzeitverhalten, insbesondere in Hinblick auf
einbaulagenbedingte Setzungserscheinungen des Elektromotors 2.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-