DE102021108502A1

DE102021108502A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102021108502A1
Application number: DE102021108502.0A
Authority: DE
Inventors: Sunilkumar Ramalingesh; Levente Gyerko
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2022-10-06
Also published as: WO2022214256A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektromotor (1) für insbesondere Fensterheber- oder Schiebedächer, aufweisend einem Anker (2) mit einer Antriebswelle (10), die ein freies Ende (3) mit einem Kraftübertragungsabschnitt (4) aufweist, wobei der Anker (2) in einem Gehäusetopf (5) angeordnet ist und der Gehäusetopf (5) an einem ein Getriebe (12) umfassendes Getriebegehäuse (6) befestigt ist und/oder in dieses übergeht, wobei die Antriebswelle (10) vom Gehäusetopf (5) in das Getriebegehäuse (6) hineinragt, wobei zwischen Gehäusetopf (5) und dem Getriebegehäuse (6) eine metallische Abschirm- und Tragplatte () vorgesehen ist, die eine Durchlassöffnung (9) für die Antriebswelle (10) aufweist, und wobei um die Durchlassöffnung (9) in der Abschirm- und Tragplatte (7) ein Lageraufnahmeelement (8) vorgesehen ist, an oder in welchem ein Drehlager (11) angeordnet ist, an welchem die Antriebswelle (10) rotierbar gehalten und gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere für Fenster und/oder Schiebedächer von Fahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektromotoren zum Fensterheben oder zum Öffnen und Schließen von Schiebedächern eines Fahrzeuges sind bekannt, wobei auch bekannt ist, dass die motorischen Antriebe häufig elektromagnetische Emissionen verursachen, die zu Störungen führen.
Hierzu offenbart die US 2004/0012296 A1 einen Elektromotor, der einen Kondensator zum Unterdrücken dieses elektromagnetischen Rauschens umfasst, indem jedes Bürstenpaar bzw. die jeweiligen Zuleitungen, mit einem Kondensator versehen sind. Eine vergleichbare Lösung schlägt auch die DE 10 2006 019 689 A1 vor. Gemäß der JP5523188B2 wird eine Verbesserung darin gesehen, dass auf das Elektromotorgehäuse im Bereich der Schleifkontakte zusätzlich mindestens ein Abschirmblech aufgelegt oder angebracht wird, um gegen elektromagnetische Strahlungen eine wirksame Abschirmung herzustellen.
Nachteilig an diesen Lösungen im Stand der Technik ist, dass zusätzliche Bauteile erforderlich sind, wodurch der Herstellprozess verkompliziert wird, was zudem wirtschaftlich nachteilig ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wirtschaftlich herstellbaren Elektromotor mit einer verbesserten Abschirmung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Elektromotor nach den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind.
Danach wird die Aufgabe gelöst durch einen Elektromotor oder Antrieb, wie er insbesondere für Fensterheber- oder Schiebedachmotoren von Personenkraftwagen zum Einsatz kommt, der im Dach- oder Rahmenbereich der Karosserie, dem Dach oder der Tür angeordnet wird. Dieser weist einen Anker mit einer Antriebswelle auf, wobei das dem Anker gegenüberliegende freie Ende der Antriebswelle einen Kraftübertragungsabschnitt aufweist, der beispielsweise in bekannter Weise als Schnecke oder Wendel ausgebildet ist und mit einem Zahnrad oder Zahnkranz eines Langsam läufers in Wirkverbindung steht, worüber wiederum mindestens ein Antriebsstrang oder eine Antriebskette bewegt wird, über die die gewünschte Verschiebung eines Dach- oder Fensterelementes erfolgt. Der Anker ist in einem Gehäusetopf angeordnet, welcher wiederum an einem Getriebegehäuse befestigt ist und/oder in diesen übergeht, in dem mindestens ein Teil eines Getriebes untergebracht ist.
Kern der Idee ist dabei, dass die Antriebswelle vom Gehäusetopf in das Getriebegehäuse hineinragt und in diesem Übergang zwischen Gehäusetopf und dem Getriebegehäuse eine metallische Abschirm- und Tragplatte vorgesehen ist, die eine Durchlassöffnung für die Antriebswelle aufweist. Weiterhin ist in der Abschirm- und Tragplatte und um die Durchlassöffnung herum bzw. angrenzend, ein Lageraufnahmeelement vorgesehen, an oder in welchem ein Drehlager angeordnet ist, an welchem die Antriebswelle rotierbar gehalten und gelagert ist. Das Drehlager ist insbesondere ein Walzen- oder Kugellager, kann aber auch als reines Kunststoffschleiflager ausgebildet sein.
Der Vorteil liegt in einer kombinierten mechanischen Tragfunktion und elektromagnetischen Abschirmleistung durch die zur Antriebswelle querstehende Abschirm- und Tragplatte, die sehr einfach aufgebaut ist und effektiv elektromagnetische Strahlungen von der Anregungsseite des Ankers gegen den Außenbereich abschirmt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Lageraufnahmeelement zur Aufnahme des Drehlagers innerhalb des Getriebegehäuses, das heißt mit seiner ein Drehlager aufnehmenden Seite außerhalb des Gehäusetopfes angeordnet. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Lageraufnahmeelement als eine Vertiefung in der Abschirm- und Tragplatte ausgebildet ist, insbesondere als ein tiefgezogener Aufnahmebereich, der in Richtung des Gehäusetopfes ausgestülpt ist. Die Versteifung, die die gesamte Abschirm- und Tragplatte durch eine solche Ausstülpung erfährt, führt zu einer hohen Steifigkeit, so dass sehr dünne Bleche für eine solche Abschirm- und Tragplatte eingesetzt werden können.
Eine weitere verbesserte Ausführungsform sieht vor, dass um die Durchlassöffnung und/oder auf der Seite des Gehäusetopfes eine Lagerbuchse angeordnet ist, also mindestens teilweise auf der Rückseite des Lageraufnahmeelementes.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Abschirm- und Tragplatte mindestens einen Kontaktstift auf oder es ist mindestens ein Kontaktstift an der Abschirm- und Tragplatte befestigt, wobei der mindestens eine Kontaktstift in das Innere des Getriebegehäuses hineinragt. Hierüber ist eine elektrisch leitende Verbindung zum Zwecke der Erdung möglich. Der mindestens eine Kontaktstift ist idealerweise aus dem Grundmaterial der Abschirm- und Tragplatte herausgeformt, indem dieser als ursprünglicher Teilabschnitt der Abschirm- und Tragplatte durch zwei im Wesentlichen parallele Schlitze oder Schnitte gebildet wurde und aus der Abschirm- und Tragplatte herausgebogen wurde. Der Vorteil ist eine sehr stabile und sichere Verbindung mit der Abschirm- und Tragplatte, ohne zusätzliche Stecker- oder Lötverbindung. Ein freies Ende eines Kontaktstiftes kann im Innenraum des Getriebegehäuses so angeordnet werden, dass eine elektrische Verbindung einfach herstellbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht an dem Gehäusetopf mindestens einen Flansch- oder Flanschbereich vor, der mindestens eine Flanschbohrung aufweist. Weiterhin weist die Abschirm- und Tragplatte einen Rahmen- oder Randbereich auf, der ebenfalls mindestens eine Aussparung aufweist, wobei die Flanschbohrung des Gehäusetopfes und die Aussparung der Abschirm- und Tragplatte zueinander fluchtend angeordnet sind und über ein gemeinsames Befestigungsmittel gemeinsam an dem Flansch oder Flanschbereich und/oder einer dortigen Befestigungsmittelgegenaufnahme, wie einer Schraubverbindung, im oder am Getriebegehäuse befestigt sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die vorgenannten Elemente entkoppelt, indem der Gehäusetopf einen Flansch- oder Flanschbereich mit einer oder mehreren Flanschbohrungen aufweist, so wie auch die Abschirm- und Tragplatte einen Rahmen- oder Randbereich eine oder mehrere Aussparungen aufweist. Hierbei ist allerdings mindestens eine Flanschbohrung des Gehäusetopfes nicht deckungsgleich und somit unabhängig von der Aussparung im Rahmen der Abschirm- und Tragplatte und über mindestens jeweils ein eigenständiges Befestigungsmittel an dem Flansch und/oder dem Flanschbereich in einer Befestigungsmittelgegenaufnahme im oder am Getriebegehäuse befestigt. Dies ermöglicht die Öffnung und Abnahme des Gehäusetopfes, ohne dabei zwingend auch die Abschirm- und Tragplatte zu lösen. Das Getriebe kann also geschlossen und geschützt bleiben, wenn bspw. die Kohlen auf der Ankerseite gewechselt werden müssen.
Eine hinsichtlich der Lager und der Antriebswelle verbesserte Ausführungsform sieht vor, dass die Antriebswelle in dem Getriebegehäuse, zwischen dem das Drehlager aufnehmende Lageraufnahmeelement und dem Kraftübertragungsabschnitt, zusätzlich an einem Zwischendrehlager rotierbar gelagert ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass die Antriebswelle in dem Getriebegehäuse am äußersten freien Ende, also von dem Anker aus in Achsrichtung gesehen, nach dem Kraftübertragungsabschnitt, zusätzlich zum im Lagerelement aufgenommenen Drehlager, die Antriebswelle an einem Enddrehlager rotierbar gelagert ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 als perspektivische Schnittdarstellung das Getriebegehäuse und den Gehäusetopf, als Teile des erfindungsgemäßen Elektromotors,
2 als perspektivische Darstellung den erfindungsgemäßen Elektromotor in seiner Einbaulage im Dach eines Fahrzeuges,
3 das Getriebegehäuse mit befestigtem Anker und Antriebswelle als perspektivische Darstellung,
4 die freigestellte Antriebswelle als perspektivische Schnittdarstellung mit zugehöriger Abschirm- und Tragplatte,
5 die Abschirm- und Tragplatte mit zugehörigem Drehlager und Lagerbuchse in perspektivischer Darstellung und
6 die Abschirm- und Tragplatte nach 5 in einer weiteren perspektivischen Darstellung.

In der 1 wird der Aufbau des Elektromotors 1 gezeigt. Zu erkennen ist der Gehäusetopf 5, der im Übergang zum Getriebegehäuse 6 durch die querstehende, metallische Abschirm- und Tragplatte 7 abgedeckt und verschlossen ist. Die Antriebswelle 10 mit dem Kraftübertragungsabschnitt 4 am linken, in dem Getriebegehäuse 6 angeordneten Achsabschnitt, ist an drei Lagerstellen rotierbar gelagert. In Achsrichtung von Anker 2 blickend, sind dies das Drehlager 11, welches in dem Lageraufnahmeelement 8 der Abschirm- und Tragplatte 7 angeordnet ist, ein Zwischenlager 22, das ebenfalls im Getriebegehäuse 6, aber nach dem Drehlager 11 und vor dem Kraftübertragungsabschnitt 4 angeordnet ist und weiterhin ein Enddrehlager 23, welches nach dem Kraftübertragungsabschnitt 4 am freien Ende 3 der Antriebswelle 2 angeordnet ist. Alle drei Lagerstellen sind im Getriebegehäuse 6 angeordnet.
Die nicht dargestellte Flanschbohrung im Flansch oder Flanschbereich 5.1 des Gehäusetopfes 5, ist hierbei deckungsgleich mit der der Aussparung 21 (4) im Rahmen- oder Rahmenbereich 19 der Abschirm- und Tragplatte 7. Diese sind in der dargestellten Ausführungsform gemeinsam mittels des Befestigungsmittels 13 am Flansch- oder Flanschbereich 14 des Getriebegehäuses 6 angeschraubt.
Die 2 zeigt den erfindungsgemäßen Elektromotor 1 in seiner Einbaulage im Dachrahmen 20 eines Fahrzeugs. Das Gehäuse 1 weist auf der linken Seite einen den Anker 2 aufnehmenden Gehäusetopf 5 auf und auf der rechten Seite ein Getriebegehäuse 6. Die beiden Gehäuseteile liegen aneinander an und bilden in der Einbaulage im Wesentlichen das gemeinsame Gehäuse des Elektromotors 1 und des zugehörigen Getriebes 12. Antriebsstränge 15, die von dem innenliegenden, nicht dargestellten Getriebe oder Teilen hiervon antreibbar sind, führen seitlich bzw. unterhalb des Getriebegehäuses in dieses hinein bzw. heraus. Es ist erkennbar, dass von außen auf das Gehäuse keine Abschirmungsbleche oder -elemente aufgelegt oder angebracht sind, um unerwünschte elektromagnetische Strahlungen abzuschirmen.
Der in der 3 dargestellte offene Teil des Getriebegehäuses 6, des erfindungsgemäßen Elektromotors 1, hat als zentrales Element ein Getriebe 12, von dem nur eine Führungs- und Lagerschale für einen Langsamläufer dargestellt ist. Die Antriebswelle 10 ragt von dem rechts dargestellten Anker 2 in das links dargestellte Getriebegehäuse 6 hinein und führt am oberen Rand, tangential kämmend an dem Getriebe 12 vorbei, so dass beispielsweise die Kraftübertragung mittels Zahnkranzes (nicht dargestellt) des Langsamläufers erfolgen kann. Die Antriebswelle 10 ist unteranderem mittels der Abschirm- und Tragplatte 7 und einem dort angeordneten Drehlagers 11 (1) an dem Flansch oder Flanschbereich 14 und/oder dem Rand des Getriebegehäuses 6 über Befestigungsmittel 13, hier eine Schraubverbindung, befestigt. Die Rotationsachse 24 der Antriebswelle 10 ist als strichpunktierte Linie skizziert.
Die 4 zeigt die Antriebswelle 10, wie zu 1 beschrieben, als freigestelltes Einzelbauteil, wobei die zentrale Abschirm- und Tragplatte 7 mit dem Lageraufnahmeelement 8 und dem als Kugellager ausgebildeten Drehlager 11 erkennbar sind. Weiterhin ist die in die Durchführungsöffnung 19 (5) der Abschirm- und Tragplatte 7 eingelegte Lagerbuchse 16, auf der Seite des Ankers 2 zu erkennen.
Diese dreifache Lagerung der Antriebswelle 10 führt zu einer sehr ruhigen, schwingungsarmen Drehbewegung. Weiterhin ist eine Erdung der Antriebswelle 10 und des Drehlagers 11 über die Abschirm- und Tragplatte 7 sehr effizient und einfach möglich, wie nachstehend auch zur den 5 und 6 ausgeführt. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass eine Verbesserung auch darin besteht, zusätzlich zur Lagerung der Antriebswelle 10 im Drehlager 11, nur eine der beiden zusätzlichen Lagerstellen 22, 23 vorzusehen, die aber nicht alle vorgenannten Vorteile umfasst.
In der Explosionszeichnung gemäß der 5 sind die Abschirm- und Tragplatte 7, das tiefgezogene Lageraufnahmeelement 8 und das zugehörige Drehlager 11 mit der rückwärtigen Lagerbuchse 16 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Die theoretische Rotationsachse 24 einer nicht dargestellten Antriebswelle 10, ist als strichpunktierte Linie skizziert dargestellt.
Weiterhin ist der Kontaktstift 17 dargestellt, der seitlich vom Lageraufnahmeelement 8 lotrecht auf der Abschirm- und Tragplatte 7 steht, aus welcher er herausgeformt und herausgebogen wurde. Hierzu wurde die Abschirm- und Tragplatte 7 von der Kante kommend mit zwei im Wesentlichen parallelen Schnitten oder Schlitzen versehen und der so gebildete Steg wurde nachfolgend um 90° aus der Grundplatte herausgebogen, so dass dieser als Anschluss für die Erdung dienen kann. Der hierdurch verbleibende Schlitzbereich, ist mit dem Bezugszeichen 18 ausgewiesen. Die 6 zeigt die Bauteile nach 5 nach der Zusammenführung.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
2: Anker
3: freies Ende
4: Kraftübertragungsabschnitt
5: Gehäusetopf
5.1: Flansch oder Flanschbereich
6: Getriebegehäuse
7: Abschirm- und Tragplatte
8: Lageraufnahmeelement
9: Durchlassöffnung
10: Antriebswelle
11: Drehlager
12: Getriebe
13: Befestigungsmittel
14: Flansch oder Flanschbereich
15: Antriebsstrang
16: Lagerbuchse
17: Kontaktstift
18: Schlitzbereich
19: Rahmen oder Rahmenbereich
20: Dachrahmen
21: Aussparung
22: Zwischendrehlager
23: Enddrehlager
24: Rotationsachse

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

US 2004/0012296 A1 [0003]
DE 102006019689 A1 [0003]
JP 5523188 B2 [0003]

Claims

Elektromotor (1), insbesondere für Fensterheber- oder Schiebedachmotoren, aufweisend einen Anker (2) mit einer Antriebswelle (10), die ein freies Ende (3) mit einen Kraftübertragungsabschnitt (4) aufweist, wobei der Anker (2) in einem Gehäusetopf (5) angeordnet ist und der Gehäusetopf (5) an einem ein Getriebe (12) umfassendes Getriebegehäuse (6) befestigt ist und/oder in dieses übergeht, wobei die Antriebswelle (10) vom Gehäusetopf (5) in das Getriebegehäuse (6) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gehäusetopf (5) und dem Getriebegehäuse (6) eine metallische Abschirm- und Tragplatte (7) vorgesehen ist, die eine Durchlassöffnung (9) für die Antriebswelle (10) aufweist, und wobei um die Durchlassöffnung (9) in der Abschirm- und Tragplatte (7) ein Lageraufnahmeelement (8) vorgesehen ist, an oder in welchem ein Drehlager (11) angeordnet ist, an welchem die Antriebswelle (10) rotierbar gehalten und gelagert ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lageraufnahmeelement (8) zur Aufnahme des Drehlagers (11) innerhalb des Getriebegehäuses (6) und außerhalb des Gehäusetopfes (5) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lageraufnahmeelement (8) als eine Vertiefung in der Abschirm- und Tragplatte (7) ausgebildet ist, insbesondere als ein tiefgezogener Aufnahmebereich, der in Richtung des Gehäusetopfes (5) ausgestülpt ist.
Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Durchlassöffnung (9) und auf der Seite des Gehäusetopfes (5) eine Lagerbuche (16) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirm- und Tragplatte (7) einen Kontaktstift (17) aufweist, der in das Innere des Getriebegehäuses (6) hineinragt und welcher elektrisch leitend verbindbar ist, insbesondere einen Kontaktstift (17), der aus dem Grundmaterial der Abschirm- und Tragplatte (7) herausgeformt ist.
Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (5) mindestens einen Flansch- oder Flanschbereich (5.1) mit mindestens einer Flanschbohrung aufweist, und die Abschirm- und Tragplatte (7) einen Rahmen- oder Randbereich (19) mit mindestens einer Aussparung (21) aufweist, wobei die mindestens eine Flanschbohrung und die mindestens eine Aussparung (21) zueinander fluchtend angeordnet sind und über mindestens ein gemeinsames Befestigungsmittel (13) gemeinsam an einem Flansch oder Flanschbereich (14) und/oder einer Befestigungsmittelgegenaufnahme im oder am Getriebegehäuse (6) befestigt sind.
Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (5) mindestens einen Flansch- oder Flanschbereich (5.1) mit mindestens einer Flanschbohrung aufweist, und die Abschirm- und Tragplatte (7) einen Rahmen- oder Randbereich (19) mit mindestens einer Aussparung (21) aufweist, wobei die mindestens eine Flanschbohrung und die mindestens eine Aussparung (21) unabhängig voneinander und über mindestens jeweils ein Befestigungsmittel (13) an einem Flansch oder Flanschbereich (14) und/oder einer Befestigungsmittelgegenaufnahme im oder am Getriebegehäuse (6) befestigt sind.
Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) in dem Getriebegehäuse (6) zwischen dem das Drehlager (11) aufnehmenden Lageraufnahmeelement (8) und dem Kraftübertragungsabschnitt (4) zusätzlich an einem Zwischendrehlager (22) rotierbar gelagert ist.
Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) in dem Getriebegehäuse (6) am äußersten freien Ende (3), nach dem Kraftübertragungsabschnitt (4) zusätzlich zum im Lageraufnahmeelement (8) aufgenommenen Drehlager (11) an einem Enddrehlager (23) rotierbar gelagert ist.