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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, insbesondere einen elektromotorischen Verstellantrieb, vorzugsweise einen Fensterheberantrieb, eines Kraftfahrzeugs, mit einem bürstenlosen Elektromotor in Außenläuferausführung.
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Eine Antriebsvorrichtung, die beispielsweise als elektromotorischer Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs ein Stellelement zwischen zwei Endpositionen entlang eines Verstellweges antreibt, umfasst üblicherweise einen Elektromotor und ein daran gekoppeltes Getriebe, das in einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Das Getriebegehäuse ist mit einem den Stator und den Rotor des Elektromotors aufnehmenden Motorgehäuse beispielsweise über eine flanschartige Anbindung verbunden, wobei der Elektromotor ein bürstenbehafteter (Innenläufer-)Kommutatormotor oder auch ein bürstenloser Außenläufermotor sein kann. Beim bürstenlosen Elektromotor weist der Stator eine Drehfeldwicklung (Statorwicklung) und einen permanenterregten Rotor mit einer Rotorwelle auf, die mit dem Getriebe gekoppelt oder mit diesem koppelbar ist. Derartige Antriebsvorrichtungen werden typischerweise als Fensterheberantriebe verwendet bzw. eingesetzt.
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Aus der
DE 10 2016 216 888 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für einen Fensterheber eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher ein bürstenloser und als Außenläufermotor ausgeführter Elektromotor sowie eine Motorelektronik zu dessen Ansteuerung in ein Antriebs- oder Getriebegehäuse aufgenommen sind. Der bürstenlose (elektrisch oder elektronisch kommutierte) Elektromotor weist einen Stator und einen als Außenläufer ausgebildeten Rotor mit einer Rotorwelle (Antriebswelle) auf, die eine wellenfeste Schnecke eines Schneckengetriebes als 90°-Umlenkgetriebe trägt. Das Schneckengetriebe ist mit einer Seiltrommel gekoppelt, die von einem Zugseil eines schienengeführten Mitnehmers für eine Fensterscheibe mit mehreren Seilwicklungen oder Seilwindungen umschlungen ist. Der Stator weist einen Statorgrundkörper mit einer Anzahl von sternförmig angeordneten Statorzähne auf, die mit einer Drehfeldwicklung bewickelt sind. Der Statorgrundkörper sitzt auf einem buchsenförmigen bzw. hohlzylindrischen Statorträger, der mit dem Getriebegehäuse verbunden und von der mit dem Rotor drehfest verbunden Rotor- oder Antriebswelle durchsetzt ist. Das Getriebegehäuse nimmt die Motoreinheit zumindest teilweise auf, wobei der Stator über den buchsenförmigen Statorträger mit einem feststehenden Gehäuseabschnitt des Getriebegehäuse verbunden ist.
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Der Statorträger erfüllt in der Antriebsvorrichtung mehrere Funktionen, insbesondere das Verbinden und Herstellen einer Verbindung des Stators mit dem Getriebegehäuse, das Herstellen einer starren Verbindung mit dem, vorzugsweise als Stator-Blechpaket ausgeführten Statorgrundkörper, das Lagern der (Rotor-)Welle, insbesondere mittels eines im buchsenförmigen oder buchsenartigen Statorgrundkörper angeordneten (Radial- bzw. Gleit-)Lagers, und/oder das Gewährleisten eines guten Rundlaufs des Rotors zum Stator. Der hohlzylindrische Statorträger kann als gesintertes Bauteil oder als umgeformtes oder spanend bearbeitetes Metallteil (z. B. durch Kaltfliesspressen, Ziehen oder Drehen) und zusätzlich montierter Lagerbuchse ausgeführt werden. Da an den Schnittstellen zu den angrenzenden Bauteilen typischerweise Presspassungen vorgesehen sind, ergibt sich aufgrund typischerweise hoher Bauteiltoleranzen eine große Streubreite der benötigten Montagekräfte. Des Weiteren ist häufig die Dauerhaltbarkeit der Pressverbindungen nicht sichergestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Antriebsvorrichtung, insbesondere einen geeigneten Fensterheberantrieb, anzugeben. Insbesondere soll eine sichere Verbindung zwischen dem (hohlzylindrischen oder buchsenartigen) Statorträger und dem Getriebegehäuse (Antriebsgehäuse) gegeben bzw. ein Lösen dieser Verbindung aufgrund betriebsbedingter Belastungen vermieden sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche (Unteransprüche).
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Fensterheberantriebs als elektromotorischer Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs, weist ein Antriebsgehäuse mit darin montiertem oder montierbarem, bürstenlosem Elektromotor auf. Der, vorzugsweise elektronisch kommutierte, Elektromotor weist einen Stator mit einer oder für eine Drehfeldwicklung (Statorwicklung) und einen, vorzugsweise permanenterregten, Rotor mit einer Rotorwelle auf, die mit einem Getriebe gekoppelt oder mit diesem koppelbar ist.
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Vorzugsweise weist der Stator des Elektromotors einen Statorgrundkörper, insbesondere in Form eines Statorblechpakets aus gestanzten Blechen, mit einer Anzahl von sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, die mit der Statorwicklung bewickelt sind oder werden. Der Stator bzw. dessen Statorgrundkörper weist eine zentrale Durchführung (Durchgangsöffnung) sowie einen nachfolgend auch als Statorbuchse oder (hohlzylindrischer) Statorträger bezeichnetes rohrförmigen Bauteils auf, das geeigneter Weise in die Durchführung des Statorgrundkörper eingesetzt, vorzugsweise eingepresst, ist und als Wellendurchführung für die Rotorwelle dient. Der Statorträger, der vorzugsweise als gesintertes Bauteil ausgeführt ist, dient zweckmäßigerweise auch zur Aufnahme eines Lagers, insbesondere eines Radial- oder Gleitlagers, für die Rotorwelle. Der Statorträger kann auch als gedrehtes oder (kalt-)umgeformtes Bauteil oder als Kunststoffbauteil ausgeführt sein.
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In dieser vorteilhaften Ausgestaltung des Elektromotors ist der Rotor ein Außenläufer mit einem den Statorgrundkörper umgebenden und mit der Rotorwelle gekoppelten Rotorgehäuse mit darin angeordneten Permanentmagneten. Der Elektromotor ist somit in Außenläuferausführung. Geeigneter Weise ist auf den Statorträger eine Nutkastenisolierung, vorzugsweise aus zwei schalen- oder halbschalenförmigen Isolierkappen, aufgesetzt. Die Nutkastenisolierung dient zur elektrischen Isolierung der auf die Statorzähne gewickelten Drehfeld- oder Statorwicklung. Die statorseitige Drehfeldwicklung kann aus einer Anzahl von Einzel- oder Doppel- oder Mehrfachspulen gebildet sein, deren Spulenenden miteinander, beispielsweise in Stern- oder Dreieckschaltung, verschaltet sind. Die Spulenenden bilden die Phasenanschlüsse als Anschlussdrähte, über welche die (phasenversetzte oder phasengenaue) Bestromung der Statorwicklung erfolgt.
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Der Elektromotor und das Getriebe sind vorteilhafterweise in jeweils einem Gehäuse, nämlich in einem Motorgehäuse und in einem Getriebegehäuse angeordnet, die das Antriebsgehäuse bilden oder darstellen. Das Getriebegehäuse und das Motorgehäuse sind, insbesondere mittels einer Flanschverbindung, vorzugsweise lösbar, miteinander zum Antriebsgehäuse verbunden. Die Verbindung (Verbindungsstelle) zwischen dem Getriebegehäuse und dem Motorgehäuse, die auch als unlösbare Verbindung, beispielsweise als Schweißverbindung, ausgeführt sein kann, wird nachfolgend als Verbindungsschnittstelle bezeichnet.
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Das Getriebegehäuse der Antriebsvorrichtung weist ein Elektronikfach und einen zur Drehachse (Wellenachse) der Rotorwelle koaxialen Gehäuseschacht auf. In das Elektronikfach ist eine Leiterplatte mit Anschlussstellen für die Phasenanschlussdrähte aufgenommen oder einsetzbar. In den, vorzugsweise hohlzylindrischen, Gehäuseschacht ist der Elektromotor bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe mit der Rotorwelle und mit dem Statorträger aufgenommen oder einsetzbar. Hierzu weist das Getriebegehäuse eine in den Gehäuseschacht einmündende Gehäuseöffnung auf, über welche die Baugruppe aus Rotor und Rotorwelle sowie Stator mit Statorträger und Stator- oder Drehfeldwicklung in das Getriebegehäuse eingesetzt oder eingeschoben wird. Die Rotor- oder Motorwelle trägt hierbei vorteilhafterweise bereits eine Schnecke, die im Montagezustand mit einem im Getriebegehäuse drehbar gelagerten Schneckenrad eines 90°-Umlenkgetriebes (Schneckengetriebes) kämmt.
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Zusammenfassend weist die Antriebsvorrichtung einen bürstenlosen Elektromotor mit einem Stator auf, der eine Drehfeld- oder Statorwicklung mit einer Anzahl von Phasenanschlussdrähten und einen buchsenförmigen oder hohlzylindrischen, nachfolgend auch als Statorbuchse bezeichneten Statorträger aufweist. Der Elektromotor weist zudem einen um den Stator umlaufenden Rotor mit einer mit diesem gekoppelten Rotorwelle auf, welche durch den hohlzylindrischen Statorträger (hindurch) geführt ist.
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Die Antriebsvorrichtung weist des Weiteren ein Getriebegehäuse mit einem Elektronikfach zur Aufnahme einer Leiterplatte einer Motorelektronik und mit einem, insbesondere zur Drehachse der Rotorwelle koaxialen, Gehäuseschacht auf, über den oder in den der Elektromotor mit dem Stator inklusive Statorträger und der Rotor mit der Rotorwelle aufgenommen wird bzw. aufgenommen ist.
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Die Antriebsvorrichtung weist zudem ein separates Verbindungselement zur, insbesondere ausschließlich, formschlüssigen Fixierung des Statorträgers im Getriebegehäuse auf. Mit anderen Worten ist das Verbindungselement als separates Bauteil bereitgestellt. Diese wird vorzugsweise im Getriebegehäuse montiert, vorzugsweise darin eingerastet oder damit verrastet (verclipst), bevor der Statorträger bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe oder der Elektromotor über den Gehäuseschacht in das Getriebegehäuse eingeschoben wird.
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Geeigneter Weise weist das Verbindungselement einen Verbindungsschenkel mit daran angeformtem Fügeelement zur formschlüssigen Verbindung mit dem Statorträger und mindestens einen Rastschenkel zur formschlüssigen Verbindung mit dem Getriebegehäuse auf. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement etwa U-förmiges mit als Rastschenkel ausgebildeten U-Schenkeln, an denen freiend- oder schenkelendseitig Rasthaken vorgesehen sind. Diese sind zweckmäßigerweise einander zugewandt und - bezogen auf den Gehäuseschacht und/oder auf den hohlzylindrischen Statorträger in Umfangsrichtung oder azimutal - zueinander beabstandet.
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Auch können die Rasthaken voneinander abgewandt, also beispielsweise nach Außen gerichtet sein. Zudem können die Rastschenkel radial orientiert sein. Bei dieser Variante dienen die Rasthaken auch als Fügelemente zur formschlüssigen Verbindung mit dem Statorträger, der hierzu vorzugsweise korrespondierende Radialnuten oder Sicken aufweist. Mit anderen Worten dienen die Rastschenkel bzw. deren Rasthaken des Verbindungselementes dieser Variante sowohl zur formschlüssigen Verbindung mit dem Statorträger als auch mit dem Getriebegehäuse.
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Das Getriebegehäuse weist, insbesondere im Bereich des Elektronikfaches oder im Bereich zwischen diesem und dem Gehäuseschacht (im Übergangsbereich zwischen dem Gehäuseschacht und dem Elektronikfach des Getriebegehäuses), eine mit dem Verbindungselement zusammenwirkende Rastkontur auf. Analog weist der Statorträger eine mit dem Verbindungselement zusammenwirkende Fügekontur auf.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist die gehäuseseitige Rastkontur mindestens einen axial verlaufenden Einsteckkanal zur Aufnahme des Rastschenkels und eine Hintergriffskontur zum Verrasten des jeweiligen Rastschenkels des Verbindungselements auf.
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Gemäß einer geeigneten Variante ist das an den Verbindungsschenkel des Verbindungselements angeformte Fügeelement als federelastischer Rastarm mit einem Rastelement ausgebildet. Geeigneter Weise weist bei dieser Variante der Statorträger eine mit dem Rastelement des Verbindungselementes korrespondierende Rastöffnung als Fügeelement oder Fügekontur auf, in welche das Rastelement beim Einschieben des Statorträgers in das Getriebegehäuse einrastet.
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Gemäß einer weiteren geeigneten Variante ist das an den Verbindungsschenkel des Verbindungselementes angeformte Fügeelement als gabelartiges Rastarmpaar ausgebildet. Mit anderen Worten ist dieses Fügeelement aus zwei radial orientierten und - bezogen auf den Gehäuseschacht und/oder auf den hohlzylindrischen Statorträger in Umfangsrichtung oder azimutal - zueinander beabstandeten Rastarmen gebildet, die federnd, vorzugsweise nach außen, ausweichen können.
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Geeigneter Weise weist bei dieser Variante der Statorträger eine radial erhabene Strebe (Axialstrebe) als Fügeelement oder Fügekontur auf, die sich über einen axial begrenzten Längenabschnitt entlang des Statorträgers erstreckt. Die Axialstrebe wird vom Rastarmpaar im Zuge des Einschiebens des Statorträgers in das Getriebegehäuse beidseitig übergriffen, wobei die beiden Rastarme federnd in entgegengesetzte Richtung ausweichen. Im eingeschobenen Zustand des Statorträgers und im Zuge der Verrastung des Verbindungselementes hintergreifen die Rastarme die Axialstrebe bzw. deren der Gehäuse- oder Schachtöffnung des Gehäuseschachtes zugewandtes Strebenende. Auch können am Statorträger zwei parallele Axialstreben vorgesehen sein, welche die dann federnd nach innen ausweichenden Rastarme, z. B. U-förmig, umschließen oder übergreifen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist der Verbindungsschenkel des Verbindungselements eine der Anzahl der Phasenanschlussdrähte entsprechende Anzahl von Axialnuten zur Aufnahme der, insbesondere bereits radial aufgebogenen, Phasenanschlussdrähte auf. Die Axialnuten sind vorzugsweise in einem insbesondere tangential orientierten und - im Montagezustand des Statorträgers bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe - zum Statorträger radial beabstandeten Anschlussmuster oder Anschlussraster angeordnet.
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Vorzugsweise weist der Stator eine die Statorzähne des Stators zumindest bereichsweise in Axialrichtung überdeckende oder übergreifende Nutkastenisolierung mit einem den Statorträger umgreifenden manschettenartigen Kappenabschnitt auf. Zweckmäßigerweise ist die Nutkastenisolierung mit deren manschettenartigen Kappenabschnitt auf den Statorträger aufgesetzt. Insbesondere weist der Kappenabschnitt eine, vorzugsweise radial erhabene, Kontur mit Einlegenuten für die Phasenanschlussdrähten auf. Im Montagezustand der Stator-Rotor-Baugruppe mit dem Stator inklusive Statorträger und mit der gegebenenfalls vorgesehenen Nutkastenisolierung mit darauf angeordneter Drehfeld- oder Statorwicklung sowie mit dem Rotor und der Rotorwelle sind die Phasenanschlussdrähte in den Einlegenuten der Kontur des Kappenabschnitts und in den Axialnuten des Verbindungselements aufgenommen und somit für die Kontaktierung mit der in das Elektronikfach des Getriebegehäuses aufgenommenen Leiterplatte zuverlässig bzw. fehlersicher ausgerichtet.
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Besonders zweckmäßig sind die Phasenanschlussdrähte in den Einlegenuten der Kontur des Kappenabschnitts der Nutkastenisolierung radial aufgebogen. In diesem Vormontagezustand wird der Elektromotor bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe in den Gehäuseschacht eingeführt, wobei die Phasenanschlussdrähte in die Axialnuten des Verbindungselementes aufgenommen werden oder sind. Die Axialnuten des Verbindungselementes erstrecken sich in Axialrichtung und sind zum Gehäuseschacht bzw. zu dessen Schachtöffnung hin offen, so dass die zweckmäßigerweise bereits radial aufgebogenen Phasenanschlussdrähte beim Einführen des Elektromotors bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe in den Gehäuseschacht sicher in diese Aufnahme- oder Axialnuten aufgenommen werden bzw. im Montagezustand aufgenommen sind.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mittels des separaten Verbindungselementes, das bei der Montage des Stators bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe im Getriebegehäuse verrastet, der Statorträger und damit der Stator gegen ein axiales (her-)ausgleiten aus dem Getriebegehäuse sowie gegen ein Verdrehen gesichert ist. Die zuverlässige Halterung oder Fixierung des Stators bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe im Getriebegehäuse ist, vorzugsweise ausschließlich, durch eine Formschlussverbindung hergestellt, die im Vergleich zu einer Presspassung größere Bauteiltoleranzen ohne die Gefahr eines unerwünschten Lösens der starren Verbindung des Stators bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe im bzw. mit dem Getriebegehäuse zulässt.
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Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.
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Durch die Integration der Axialnuten in das Verbindungselement werden die Phasenanschlussdrähte zuverlässig und quasi automatisch in die gewünschte Position ausgerichtet. Dies ermöglicht einen automatisierten Montageprozess, insbesondere auch das Einsetzten der Leiterplatte der Motorelektronik in das Elektronikfach des Getriebegehäuse, indem die zuverlässig ausgerichteten Phasenanschlussdrähte zu deren leiterplattenseitigen Kontaktierung in einfacher Weise zuverlässig und fehlersicher in korrespondierende Leiterplattenöffnungen hineingleiten bzw. in diese aufgenommen werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
- 1 in perspektivischer Darstellung eine Antriebsvorrichtung mit einem Antriebs- oder Getriebegehäuse und darin aufgenommenem Elektromotor in Außenläuferausführung zum Antrieb einer Seiltrommel als Abtriebselement einer Verstelleinrichtung, insbesondere eines (Seil-)Fensterhebers, eines Kraftfahrzeugs,
- 2 in einer Schnittdarstellung die Antriebsvorrichtung mit einer ersten Variante des Verbindungselementes zur formschlüssigen Fixierung eines Statorträgers einer Stator-Rotor-Baugruppe des Elektromotors im Getriebegehäuse,
- 3 in einer perspektivischen Darstellung das Verbindungselement gemäß 1,
- 4 in einer perspektivischen Darstellung das Getriebegehäuse mit in einem Übergangsbereich zwischen einem Gehäuseschacht zum Einführen der Stator-Rotor- Baugruppe des Elektromotors und einem Elektronikfach für eine Leiterplatte einer Motorelektronik gehäusefest verrastetem Verbindungselement gemäß 3,
- 5 in einer Schnittdarstellung das Getriebegehäuse mit verrastetem Verbindungselement mit angeformten Rastschenkeln (Rastarmen) und mit in den Gehäuseschacht ragendem Füge- oder Rastelement,
- 6 in einer perspektivischen Darstellung eine zweite Variante des Verbindungselements,
- 7 in einer perspektivischen Darstellung die zweite Variante des Verbindungselements in einer Fügeverbindung mit dem Statorträger,
- 8 ausschnittsweise in einer Seitenansicht mit Blick in den Gehäuseschacht des Getriebegehäuses das darin eingesetzte Verbindungselement gemäß 7,
- 9 in einer Schnittdarstellung die Antriebsvorrichtung mit der zweiten Variante des Verbindungselementes zur formschlüssigen Fixierung des Statorträgers der Stator-Rotor-Einheit im Getriebegehäuse,
- 10 in einer perspektivischen Darstellung eine dritte Variante des Verbindungselements,
- 11 in einer perspektivischen Darstellung die Stator-Rotor- Baugruppe des Elektromotors mit einer Radialnut bzw. Sicke als Fügekontur im Statorträger,
- 12 in einer Darstellung gemäß 11 die Stator-Rotor- Baugruppe mit auf den Statorträger (formschlüssig) aufgesetztem Verbindungselement gemäß 10,
- 13 ausschnittsweise in einer Seitenansicht mit Blick in den Gehäuseschacht des Getriebegehäuses das darin eingesetzte Verbindungselement gemäß 10, und
- 14 in einer Schnittdarstellung die formschlüssige Verbindung des Verbindungselementes gemäß 10 mit dem Statorträger und mit dem Getriebegehäuse.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine elektromotorische Antriebsvorrichtung 1 mit einem aus einem Getriebegehäuse 2 und einem Motorgehäuse 3 gebildeten Antriebsgehäuse, in welches ein Außenläufermotor als bürstenloser, elektronisch kommutierter Elektromotor 4 (2) eingesetzt ist. Das Getriebegehäuse 2 und das Motorgehäuse 3 sind mittels einer Flanschverbindung 5 miteinander lösbar verbunden, vorzugsweise mit Flanschschrauben 6 verschraubt. Auch kann eine unlösbare Verbindung, z. B. eine Schweißverbindung, vorgesehen sein. Der Außenläufermotor 4 treibt im Ausführungsbeispiel über ein Getriebe eine Seiltrommel 7 als Abtriebselement an.
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Das Getriebe der Antriebsvorrichtung 1 ist ein 90°-Umlenkgetriebe, insbesondere ein Schneckengetriebe. Dessen im Getriebegehäuse 2 angeordnetes (nicht sichtbares) Schneckenrad, welches mit der von einem Zugseil umschlungenen Seiltrommel 7, insbesondere eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs, gekoppelt ist, kämmt mit einer vom Außenläufer-Elektromotor 4 angetriebenen Schnecke 8 ( 2). Ein Anschlussstecker 9 mit Anschlussleitungen 10 zur Strom- und Spannungsversorgung der als Verstellantrieb des Kraftfahrzeugs dienenden Antriebsvorrichtung 1 sowie zum Zuführen und/oder Ausleiten von Steuer- und/oder Sensorsignalen wird in eine gehäuseseitigen Anschlussaufnahme 11 eingesteckt.
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In den Figuren sind die Axialrichtung A und die Radialrichtung R durch Pfeile verdeutlicht, und die strichpunktiert veranschaulichte Dreh- oder Wellenachse einer Antriebs- oder Rotorwelle 12 ist mit D bezeichnet.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, nimmt das Getriebegehäuse 2 eine Stator-Rotor-Baugruppe des (Außenläufer-)Elektromotors 4 über bzw. in einen zur Drehachse (Wellenachse) D der Rotorwelle 12 koaxialen Gehäuseschacht 2a auf. Die Stator-Rotor-Baugruppe umfasst einen Stator 13 mit einer Stator- oder Drehfeldwicklung 14 und einen Rotor 15. Der Stator 13 weist einen Statorgrundkörper 13a in Form vorzugsweise eines Stanz-Blech-Pakets und einen hohlzylindrischen Statorträger (Statorbuchse) 16 sowie eine Nutkastenisolierung 17 mit einem manschettenartigen Kappenabschnitt 18 auf, der den Statorträger 16 umschließt. Auf dem Statorträger 12 sitzt drehfest der Statorgrundkörper 13a mit der Nutkastenisolierung 17. Diese deckt die vom Statorgrundkörper 13a gebildeten und sternförmig radial nach Außen gerichteten Statorzähne 13b zumindest teilweise ab und trägt die aus verschalteten Spulen gebildete Drehfeldwicklung 14.
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Die Spulenenden der Spulen der Drehfeldwicklung 14 sind in Stern- oder Dreieckschaltung verbunden und als Phasenanschlüsse herausgeführt, die nachfolgend als Phasenanschlussdrähte oder einfach als Anschlussdrähte 21 bezeichnet sind. Der Kappenabschnitt 18 der Nutkastenisolierung 17 weist eine radial - also in Radialrichtung R - erhabene Kontur 22 mit Einlegenuten 23 (9) für die Phasenanschlussdrähte 21 auf.
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Der Rotor 7 weist eine topfförmiges Rotorgehäuse 19 mit darin innenwandseitig angeordneten Permanentmagneten 20 als Magnetanordnung und die Rotorwelle 12 auf, die mit dem Rotorgehäuse 19 drehfest verbunden ist. Die Rotorwelle 12, welche im Ausführungsbeispiel die Schnecke 8 trägt, ist durch den beispielweise als Sinterbauteil ausgeführten Statorträger 16 zum Getriebe geführt.
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Das Getriebegehäuse 2 der Antriebsvorrichtung 1 weist ein Elektronikfach 2b auf. In das Elektronikfach 2b ist in nicht näher dargestellter Weise eine Leiterplatte mit Anschlussstellen für die Phasenanschlussdrähte 21 aufgenommen oder einsetzbar. Über den, vorzugsweise hohlzylindrischen, Gehäuseschacht 2a des Getriebegehäuses 2 ist der Elektromotor 4 bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe mit der Rotorwelle 12 sowie mit dem Statorträger 16 in das Getriebegehäuse 2 geführt und dort axial und drehfest (rotationsfest), vorzugsweise lediglich formschlüssig, gehalten bzw. fixiert. Hierzu weist das Getriebegehäuse 2 eine in den Gehäuseschacht 2a einmündende Gehäuse- oder Schachtöffnung 22 (4 und 8) auf, über welche die Baugruppe aus Rotor 15 und Rotorwelle 12 sowie Stator 13 mit Statorträger 16 und Stator- oder Drehfeldwicklung 14 in das Getriebegehäuse 2 eingesetzt wird.
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Die von der Rotor- oder Motorwelle 12 getragenen Schnecke 8 kämmt im Montagezustand mit dem im Getriebegehäuse 2 drehbar gelagerten Schneckenrad des Schneckengetriebes. In 2 ist zudem ein im hohlzylindrischen (buchsenartigen) Statorträger 16 form- oder kraftschlüssig gehaltenes Lager (Gleit- oder Radiallager) 23 für die Rotor- bzw. Antriebswelle 12 erkennbar.
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Die Antriebsvorrichtung 1 weist ein separates Verbindungselement 24 auf. Dieses ist dazu vorgesehen und eingerichtet, den Statorträger 16 - und über diesen den Stator bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe oder den Elektromotor 4 - im Getriebegehäuse 2, insbesondere ausschließlich, formschlüssig zu fixieren. Mit anderen Worten ist das Verbindungselement 24 bevorzugt als separates Bauteil bereitgestellt. Dieses wird vorzugsweise zunächst im Getriebegehäuse 2 montiert, vorzugsweise darin verrastet oder verclipst, bevor anschließend der Statorträger 16 bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe oder der Elektromotor 4 über den Gehäuseschacht 2a in das Getriebegehäuse 2 eingeschoben und dort, vorzugsweise durch Verrasten oder Verclipsen, formschlüssig gehalten wird.
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In 3 ist eine erste Ausführungsform des Verbindungselements 24 dargestellt, während die 4 und 5 in unterschiedlichen Ansichten die Montagesituation des Verbindungselements 24 im Getriebegehäuse 2 und 2 die Montagesituation bei in das Getriebegehäuse 2 aufgenommenem Elektromotor 4 bzw. dessen Stator-Rotor-Baugruppe mit dem Statorträger 16 zeigen. Die 6 bis 9 zeigen in analogen Darstellungen eine weitere Ausführungsform des Verbindungselementes 24.
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Das Verbindungselement 24 weist einen Verbindungsschenkel 24a mit daran angeformtem Fügeelement 25 zur formschlüssigen Verbindung mit dem Statorträger 16 und im Ausführungsbeispiel zwei Rastschenkel oder Rastarme 24b (3 und 4) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Getriebegehäuse 2 auf.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, ist Verbindungselement 24 etwa U-förmiges mit als Rastschenkel 24b ausgebildeten U-Schenkeln, an denen freiend- oder schenkelendseitig Rasthaken 26 vorgesehen sind. Diese sind zueinander beabstandet und im Ausführungsbeispiel einander zugewandt. Das Getriebegehäuse 2 weist im Bereich des Elektronikfaches 2b bzw. im Bereich zwischen diesem und dem Gehäuseschacht 2a, also im Übergangsbereich zwischen dem Gehäuseschacht 2a und dem Elektronikfach 2b des Getriebegehäuses 2, eine mit dem Verbindungselement 24 zusammenwirkende Rastkontur 27 auf (4). Der Statorträger 16 weist eine mit dem Fügeelement 25 des Verbindungselements 24 zusammenwirkende Fügekontur in Form einer Rastöffnung 28 auf (2).
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Die gehäuseseitige Rastkontur 27 weist zueinander parallele und axial - also in Axialrichtung A - verlaufende Einsteckkanäle 29 zur Aufnahme der Rastschenkel 24b auf. Die Einsteckkanäle 29 weisen eine Hintergriffskontur 30 zum Verrasten des jeweiligen Rastschenkels 24b des Verbindungselements 24 auf, indem die Rasthaken 26 der Rastschenkel 24b diese Kontur 30 im Fügezustand hintergreifen. Das an den Verbindungsschenkel 24a des Verbindungselements 24 angeformte Fügeelement 25 ist als federelastischer Rastarm mit einem Rastelement 25a ausgebildet.
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Im in 5 gezeigten Vormontagezustand bei im Getriebegehäuse 2 verrastetem Verbindungselement 24 und noch nicht eingeführtem Statorträger 16 ragt das endseitig des federelastischen Fügeelement 25 angeformte Rastelement 25a des Verbindungselementes 24 in den Gehäuseschacht 2a des Getriebegehäuses 2 hinein. Im Zuge des Einführens des Statorträgers 16 in den Gehäuseschacht 2a lenkt der Statorträger 16 das federelastischen Fügeelement 25 radial (in Radialrichtung R) aus, was durch den Pfeil 31 in 5 veranschaulicht ist. Im Montagezustand der Stator-Rotor-Baugruppe bzw. des Elektromotors 4 rastet das Rastelement 25a beim weiteren Einschieben des Statorträgers 16 in das Getriebegehäuse 2 in die korrespondierende Rastöffnung 28 des Statorträgers 16 ein (2).
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Der Verbindungsschenkel 24a des Verbindungselements 24 weist eine der Anzahl der Phasenanschlussdrähte 21 der Drehfeldwicklung 14 des Stators 13 entsprechende Anzahl von Axialnuten 32 zur Aufnahme der bereits radial aufgebogenen Phasenanschlussdrähte 21 auf. Die Axialnuten 32 sind in einem tangential orientierten und im Montagezustand zum Statorträger 16 radial beabstandeten Anschlussmuster (Anschlussraster) angeordnet. Die Axialnuten 32 weisen einwärts gerichtete Klemm- oder Stützkonturen 32a auf, die ein Ausrichten und Fixieren der Phasenanschlussdrähte 21 in den Axialnuten 32 erleichtern und/oder verbessern.
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An den Verbindungsschenkel 24a des Verbindungselementes 24 sind beidseitig Fügezapfen oder -streben 33 angeformt. Diese greifen bei in das Getriebegehäuse 2 aufgenommenem Verbindungselement 24 in korrespondierende Fügenuten 34 ein. Diese sind zwischen radial beabstandeten Fügekonturen 34a, 34b des Getriebegehäuses 2 gebildet (5).
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In 6 ist eine zweite Ausführungsform des Verbindungselements 24 dargestellt. Das Verbindungselement 24 weist wiederum einen Verbindungsschenkel 24a mit daran angeformtem Fügeelement 25 zur formschlüssigen Verbindung mit dem Statorträger 16 und wiederum zwei Rastschenkel 24b (9) mit endseitig angeformten Rasthaken 26 zur formschlüssigen Verbindung mit den korrespondierenden Rast- und Hintergriffskonturen 27, 30 des Getriebegehäuses 2 auf. Das an den Verbindungsschenkel 24a des Verbindungselementes 24 angeformte Fügeelement 25 ist als gabelartiges Rastarmpaar mit zwei radial orientierten und zueinander beabstandeten, elastischen Rastarmen 25b ausgebildet, die federnd nach außen ausbiegen können.
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Der Verbindungsschenkel 24a des Verbindungselements 24 weist ebenfalls eine der Anzahl der Phasenanschlussdrähte 21 der Drehfeldwicklung 14 des Stators 13 entsprechende Anzahl von Axialnuten 32 zur Aufnahme der bereits radial aufgebogenen Phasenanschlussdrähte 21 auf. Auch sind an den Verbindungsschenkel 24a des Verbindungselementes 24 beidseitig Fügezapfen oder -streben 33 angeformt, die bei in das Getriebegehäuse 2 aufgenommenem Verbindungselement 24 in korrespondierende Fügenuten 34 zwischen radial beabstandeten Fügekonturen 34a, 34b des Getriebegehäuses 2 eingreifen (8).
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Wie aus den 7 und 9 ersichtlich ist, weist der Statorträger 16 eine radial erhabene (Axial-)Strebe 35 auf, deren axiale Länge etwa der Länge des Verbindungselementes 24, also der Rastschenkel 24b zuzüglich der Breite des Verbindungsschenkels 24a entspricht. Die Axialstrebe 35 wird von den Rastarmen 25b des Rastarmpaars im Zuge des Einschiebens des Statorträgers 16 in das Getriebegehäuse beidseitig übergriffen. Dabei federn die beiden Rastarme 25b in entgegengesetzte Richtung aus. Im eingeschobenen Zustand des Statorträgers 16 und im Zuge der Verrastung des Verbindungselementes 24 hintergriffen die Rastarme 25b die Axialstrebe 35 an deren der Gehäuse- oder Schachtöffnung 22 zugewandten (hinteren) Ende (9).
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In 9 ist zudem erkennbar, dass der Kappenabschnitt 18 der Nutkastenisolierung 17 eine radial erhabene Kontur 36 mit in 11 dargestellten Einlegenuten 37 für die Phasenanschlussdrähte 21 aufweist. Im Montagezustand der Stator-Rotor-Baugruppe mit dem Stator 13 mit dem Statorträger 16 und mit der Nutkastenisolierung 17 mit darauf angeordneter Drehfeld- oder Statorwicklung 14 sowie mit dem Rotor 15 mit der Rotorwelle 12 sind die radial aufgebogenen Phasenanschlussdrähte 21 in den Einlegenuten 37 der Kontur 36 des Kappenabschnitts 18 und in den Axialnuten 32 des Verbindungselements 24 aufgenommen und somit für die Kontaktierung mit der in das Elektronikfach 2b des Getriebegehäuses 2 eingesetzten Leiterplatte zuverlässig bzw. fehlersicher ausgerichtet. Die Axialnuten 32 des Verbindungselementes 24 erstrecken sich in Axialrichtung A und sind zum Gehäuseschacht 2a bzw. zu dessen Gehäuse- oder Schachtöffnung 22 hin offen, so dass die zweckmäßigerweise bereits radial aufgebogenen Phasenanschlussdrähte 21 beim Einführen des Elektromotors 4 bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe in den Gehäuseschacht 2a sicher in diese Axialnuten 32 aufgenommen werden bzw. im Montagezustand aufgenommen sind.
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In 10 ist eine dritte Ausführungsform des Verbindungselements 24 dargestellt. Das Verbindungselement 24 weist wiederum einen Verbindungsschenkel 24a mit darin eingeformten Axialnuten 32 zur Aufnahme der Phasenanschlussdrähte 21 auf. An den Verbindungsschenkel 24a sind zwei Rastschenkel 24b angeformt, die sich bei dieser Ausführungsform radial erstecken. Endseitig der zueinander beabstandeten, elastischen Rastschenkel 24b sind an diese Rasthaken 26 als Fügeelemente 25 angeformt.
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Wie aus den 13 und 14 ersichtlich ist, dienen diese radialen Rastschenkel 24b mit endseitig angeformten Rasthaken 26 sowohl zur Verbindung mit dem Statorträger 16 als auch mit dem Getriebegehäuse 2. Für die formschlüssige Verbindung mit dem Getriebegehäuse 2 sind dort korrespondierende Rast- bzw. Hintergriffskonturen 30 vorgesehen. Für die formschlüssige Verbindung mit dem Statorträger 16 weist dieser korrespondierende Radialnuten oder Sicken 38 auf.
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Bei in das Getriebegehäuse 2 eingesetztem Verbindungselement 24 (13) ragen die Rasthaken 26 als Fügeelemente 25 in den Gehäuseschacht 2a derart, dass die lichte Weite zwischen den Rasthaken 26 bzw. Fügeelementen 25 zumindest geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Gehäuseschachtes 2a. Die Rasthaken 26 als Fügeelemente 25 können radial bzw. in Radialrichtung R nach außen ausweichen, wenn der Elektromotor 4 bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe über die Gehäuseöffnung 22 und in den Gehäuseschacht 2a in das Getriebegehäuse eingesetzt wird. In der bestimmungsgemäßen (Soll-)Position des Elektromotors 4 bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe rasten die Rasthaken 26 als Fügeelemente 25 in die korrespondierenden Radialnuten (Sicken) 38 des Statorträgers 16 ein (14).
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung 1, aufweisend einen bürstenlosen Elektromotor 4 mit einem eine Drehfeld- oder Statorwicklung 14 und einen buchsenförmigen 16 aufweisenden Stator 13 und mit einem um diesen umlaufenden Rotor 15 mit einer durch den Statorträger 16 geführten Rotorwelle 12 sowie mit einem Getriebegehäuse 2 mit einem Gehäuseschacht 2a, in den der Elektromotor 4 bzw. die Stator-Rotor-Baugruppe aufgenommen oder einsetzbar ist. Die Antriebsvorrichtung 1 weist zudem ein Verbindungselement 24 mit einem Verbindungsschenkel 24a mit daran angeformtem Fügeelement 25 zur formschlüssigen Verbindung mit dem Statorträger 16 und mit mindestens einem Rastschenkel 24b zur formschlüssigen Verbindung mit dem Getriebegehäuse 2 auf, wobei das Getriebegehäuse 2, insbesondere im Bereich des Elektronikfaches 2b oder im Bereich zwischen diesem und dem Gehäuseschacht 2a, eine mit dem Verbindungselement 24 zusammenwirkende Rastkontur 27, 29, 30 und der Statorträger 16 eine mit dem Verbindungselement 24 zusammenwirkende Fügekontur 28, 35 aufweist.
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Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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So kann anstelle des separat bereitgestellten Rast- oder Clip-Elementes auch ein an einen den Statorträger manschettenartigen umgreifenden Kappenabschnitt einer dem Stator zugeordneten Nutkastenisolierung angeformtes Rastelement vorgesehen sein, mittels dessen die, vorzugsweise ausschließlich, formschlüssige Verbindung des Statorträgers bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe oder des Elektromotors mit dem Getriebegehäuse hergestellt ist oder wird. Vorzugsweise weist dann der Kappenabschnitt eine oder die Kontur mit (den) Einlegenuten für die Phasenanschlussdrähten auf. Zweckmäßigerweise sind hierbei die Aufnahme- oder Axialnuten für die, insbesondere tangentiale, Ausrichtung der, vorzugsweise bereits radial aufgebogenen, Phasenanschlussdrähte im Getriebegehäuse vorgesehen, insbesondere dort am Übergang oder im Übergangsbereich des Gehäuseschachtes zum Elektronikfach in oder an das Getriebegehäuse ein- bzw. angeformt. Das Rastelement und/oder eine korrespondierende Fügekontur des Getriebegehäuses ist/sind zweckmäßigerweise derart ausgestaltet, dass sowohl eine zuverlässige Sicherung gegen axiales Ausgleiten des Statorträgers bzw. der Stator-Rotor-Baugruppe oder des Elektromotors aus dem Getriebegehäuse als auch eine Verdrehsicherung des Statorträgers im Getriebegehäuse gewährleistet ist.
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Auch kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen sowie bei weiteren elektrischen Antrieben im Fahrzeug.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Getriebegehäuse
- 2a
- Gehäuseschacht
- 2b
- Elektronikfach
- 3
- Motorgehäuse
- 4
- Elektro-/Außenläufermotor
- 5
- Flanschverbindung
- 6
- Flanschschraube
- 7
- Seiltrommel
- 8
- Schnecke
- 9
- Anschlussstecker
- 10
- Anschlussleitung
- 11
- Anschlussaufnahme
- 12
- Rotor-/Antriebswelle
- 13
- Stator
- 13a
- Statorgrundkörper
- 13b
- Statorzahn
- 14
- Stator-/Drehfeldwicklung
- 15
- Rotor
- 16
- Statorträger/-buchse
- 17
- Nutkastenisolierung
- 18
- Kappenabschnitt
- 19
- Rotorgehäuse
- 20
- Permanentmagnet/Magnetanordnung
- 21
- Phasenanschluss/-draht
- 22
- Gehäuse-/Schachtöffnung
- 23
- Lager
- 24
- Verbindungselement
- 24a
- Verbindungsschenkel
- 24b
- Rastschenkel/-arm
- 25
- Fügeelement
- 25a
- Rastelement
- 25b
- Rastarm
- 26
- Rasthaken
- 27
- Rastkontur
- 28
- Fügekontur/Rastöffnung
- 29
- Einsteckkanal
- 30
- Hintergriffskontur
- 31
- Pfeil
- 32
- Axialnut
- 32a
- Klemm-/Stützkontur
- 33
- Fügezapfen/-strebe
- 34
- Fügenut
- 34a, 34b
- Fügekontur
- 35
- Axial-/Strebe
- 36
- Kontur
- 37
- Einlegenut
- 38
- Radialnut/Sicke
- A
- Axialrichtung
- D
- Drehachse
- R
- Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016216888 A1 [0003]
