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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem poltopfartigen Motorgehäuse mit einem stirnseitigen Gehäuseboden und mit einem an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Lagerschild sowie mit einer darin gelagerten Motorwelle.
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Elektromotorisch an- oder betriebene Verstellsysteme als Kraftfahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Fensterheber, Sitzverstellungen, Tür- und Schiebedachantriebe, Lenkmotoren oder Kühlerlüfterantriebe sowie Pumpen und Innenraumgebläse weisen typischerweise einen elektrischen Antrieb mit einem gesteuerten Elektromotor auf. Für solche elektromotorische Antriebe werden zunehmend häufig sogenannte bürstenlose Elektromotoren (bürstenloser Gleichstrommotor, BLDC-Motor) eingesetzt, bei denen die verschleißanfälligen Bürstenelemente eines starren (mechanischen) Kommutators durch eine elektronische Kommutierung des Motorstroms ersetzt sind.
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Ein derartiger bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist einen Stator mit einem Statorblechpaket mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeldwicklung in Form einzelner (Stator-)Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen tragen, welche ihrerseits aus einem Isolierdraht (Spulendraht) gewickelt sind. Die Spulenwicklungen sind mit deren Spulenenden einzelnen (Motor-)Strängen oder (Motor-)Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise verschaltet.
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Motorgehäuse für derartige Elektromotoren werden in der Regel mittels Aluminiumdruckgussteilen oder auch mittels eines tiefgezogenen Blechtopfs und einem abtriebsseitigen Lagerschild aus Aluminium hergestellt. Das Motorgehäuse weist typischerweise einen Befestigungsflansch mit einer Anzahl von Befestigungsöffnungen zur Schraubbefestigung an einem Getriebe oder an einem anderen Gehäuse auf. Der Befestigungsflansch ist hierbei häufig einstückig (monolithisch) an das Motorgehäuse angeformt, wodurch der Aufbau und die Position der Befestigungsöffnungen zur Montage des Elektromotors relativ unflexibel hinsichtlich unterschiedlicher Einbausituationen ausgeführt sind.
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Aus der
DE 10 2012 222 602 A1 ist ein Elektromotor bekannt, bei welchem der Befestigungsflansch und das Motorgehäuse zweiteilig ausgeführt sind. Der aus Blech hergestellte Befestigungsflansch weist eine zentrale Aussparung auf, mittels welcher er axial auf den Außenumfang des Motorgehäuses aufschiebbar ist. Der aufgeschobene Befestigungsflansch wird anschließend stoffschlüssig mittels Schweißen an dem Außenumfang des Motorgehäuses befestigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Elektromotor anzugeben. Insbesondere soll eine möglichst einfache und flexible Befestigung des Motorgehäuses hinsichtlich unterschiedlicher Einbausituationen ermöglicht sein.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Elektromotor ist insbesondere für die Anwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet und eingerichtet. Der vorzugsweise bürstenlos ausgeführte Elektromotor umfasst einen feststehenden Stator und einen darin rotierbar gelagerten Rotor, welcher wellenfest mit einer Motorwelle gekoppelt ist. Der Stator umfasst ein Statorblechpaket mit einem Statorjoch und radial nach innen gerichteten Statorzähnen, auf welche eine Drehfeldwicklung aufgebracht ist. Der Stator und Rotor sind in einem poltopfartigen Motorgehäuse aufgenommen. Das Motorgehäuse weist einen stirnseitigen Gehäuseboden und ein an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnetes Lagerschild (Lagerdeckel) zur Lagerung der Motorwelle auf.
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Der Gehäuseboden weist eine Aufnahme als Lagersitz mit einer zentralen Wellenöffnung auf. Die Motorwelle ist hierbei abtriebsseitig in einem als Wälz- oder Gleitlager ausgeführten Lager des Lagersitzes gelagert. Mit anderen Worten ist der dem, insbesondere B-seitigen, Lagerschild gegenüberliegend angeordnete Gehäuseboden als ein einteiliges, insbesondere A-seitiges, Lagerschild des Motorgehäuses ausgeführt.
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Ein Befestigungsflansch ist gehäuseaußenseitig an die Stirnseite des Gehäusebodens geführt und an diesem befestigt. Dies bedeutet, dass von der Abtriebsseite des Elektromotors aus der Befestigungsflansch an der Stirnseite des Gehäusebodens anliegend befestigt wird. Dadurch ist ein besonders geeigneter und kompakter Elektromotor realisiert, welcher durch Variation und/oder Austauschen des Befestigungsflansches in einfacher Art und Weise flexibel an unterschiedliche Einbausituationen anpassbar ist.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Befestigungsflansch somit nicht auf den Außenumfang des Motorgehäuses aufgeschoben und dort befestigt, sondern an die Stirnseite des Motorgehäuses beziehungsweise des Gehäusebodens geführt und dort montiert. Der Befestigungsflansch weist hierbei geeigneterweise eine zentrale Wellenöffnung zur Hindurchführung des abtriebsseitigen Wellenendes der Motorwelle auf.
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Das Motorgehäuse ist vorzugsweise als ein tiefgezogenes Blech ausgeführt, wobei die Aufnahme als Lagersitz sowie die Wellenöffnung an den Gehäuseboden angeformt sind. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung gewährleistet.
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In einer möglichen Ausbildung ist die Aufnahme axial in das Motorgehäuse eingezogen in den Gehäuseboden eingebracht. Mit anderen Worten ist der dadurch gebildete Lagersitz von der Gehäuseaußenseite in den Gehäuseboden nach innen gerichtet eingearbeitet. Dadurch ist eine besonders kompakte und bauraumreduzierte Lagerung des Elektromotors realisiert.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Befestigungsflansch kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Gehäuseboden befestigt. Dies bedeutet, dass zur Befestigung des Befestigungsflansches am Motorgehäuse sowohl ein Kraftschluss (Reibschluss) oder ein Stoffschluss oder eine Kombination aus Kraftschluss und Stoffschluss möglich ist.
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Der Befestigungsflansch ist in denkbaren Ausgestaltungsformen beispielsweise mittels Schweißen, Nieten, Schrauben oder Taumeln an dem Gehäuseboden befestigt.
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Der Befestigungsflansch weist in einer möglichen Weiterbildung insbesondere eine Anzahl von Befestigungspunkten auf, welche beispielsweise als Prägungen in den vorzugsweise aus Blech hergestellten Befestigungsflansch angeformt sind. Die Befestigungspunkte sind beispielsweise für eine kraftschlüssige Befestigung am Gehäuseboden ausgestaltet, und/oder als Schweißstellen für eine stoffschlüssige Befestigung ausgebildet. Die Befestigungspunkte hierbei in einem im Montagezustand geschützten Bereich angeordnet.
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Unter einem geschützten Bereich ist hierbei insbesondere derjenige Bereich der Motorstirnseite zu verstehen, welcher nach einer Montage des Elektromotors an einem Getriebe oder Gehäuse nicht von außen ersichtlich beziehungsweise erreichbar ist. In einer denkbaren Weiterbildungsform ist der Elektromotor beispielsweise an einem Lenksystem montiert. Hierbei werden die Befestigungspunkte nach der Montage des Elektromotors geeigneterweise von dem Lenksystem verdeckt und/oder ragen in einen Innenraum des Lenksystems hinein. Dadurch sind die Befestigungspunkte vor äußeren Umwelteinflüssen, wie beispielsweise einer Beaufschlagung durch Hochdruckreiniger, geschützt. Dadurch wird ein besonders stabiler und zuverlässiger Halt des Befestigungsflansches am Motorgehäuse gewährleistet.
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In einer geeigneten Weiterbildung ist der Befestigungsflansch mit einer axial in Richtung des Motorgehäuses auskragenden Prägung versehen, welche in den Gehäuseboden eingreift. Insbesondere greift die Prägung in einer vorteilhaften Ausführung in den Lagersitz beziehungsweise die Aufnahme ein. Geeigneterweise presst die Prägung hierbei zumindest abschnittsweise gegen das in dem Lagersitz einsitzende Lager, wodurch dieses axial in dem Lagersitz fixiert wird. Dadurch ist eine einfache und zweckmäßige Fixierung beziehungsweise Klemmung des Befestigungsflansches an dem Gehäuseboden sowie des Lagers im Lagersitz realisiert.
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In einer geeigneten Ausführung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch strukturversteift ausgeführt ist. Vorzugsweise weist der Befestigungsflansch hierbei Rippenelemente zur Strukturversteifung auf. Dadurch wird die Stabilität des Befestigungsflansches verbessert, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten sowie die Lebensdauer des Befestigungsflansches beziehungsweise des Elektromotors überträgt.
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Das insbesondere B-seitige Lagerschild ist beispielsweise aus Stahl oder in einer bevorzugten Ausgestaltung aus einem Aluminiummaterial hergestellt. Dadurch ist ein kostengünstiges und einfach herstellbares sowie gewichtsreduziertes Lagerschild realisiert. Hierbei ist es in einer möglichen Ausgestaltungsform denkbar, dass das Lagerschild eine Motorelektronik zur Ansteuerung des Elektromotors beziehungsweise der Drehfeldwicklung trägt. Durch das Aluminiummaterial wird somit eine Kühl- beziehungsweise Entwärmungsfunktion für eine Leistungselektronik der Motorelektronik mittels des Lagerschilds bewirkt.
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Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Befestigungsflansch rechteckig ausgeführt ist. Mit anderen Worten weist der Befestigungsflansch beziehungsweise dessen Flanschkragen einen etwa rechteckförmigen Außenumfang auf, welcher zweckmäßigerweise den Außenumfang des Motorgehäuses auskragend übersteht. Dadurch ist eine einfache Montage und Befestigung des Elektromotors ermöglicht. Ebenso denkbar ist es beispielsweise, dass der Befestigungsflansch eine Anzahl von umfangsseitig auskragenden Flansch- oder Befestigungslaschen aufweist.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in vereinfachten und schematischen Darstellungen:
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1 einen Schnitt durch einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse mit einem Gehäuseboden und mit einem Lagerschild und mit einer dazwischen gelagerten Motorwelle, sowie mit einem stirnseitig an dem Gehäuseboden montierten Befestigungsflansch, und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Elektromotors mit einem Befestigungsflansch mit einer axial auskragenden Prägung.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist ein Elektromotor 2 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines elektromotorischen Verstellantriebs, dargestellt. Der insbesondere bürstenlose Elektromotor 2 umfasst ein etwa poltopfartiges Motorgehäuse 4. Das Motorgehäuse 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen als ein tiefgezogener Blechtopf ausgeführt.
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Erkennbar durchsetzt eine in Axialrichtung A verlaufende Motorwelle 6 das Motorgehäuse 4. Die Motorwelle 6 ist um eine entlang der Axialrichtung A orientierte Motorachse D innerhalb zweier stirnseitiger Lager 8 und 10 des Motorgehäuses 4 drehbar gelagert.
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Die senkrecht zur Axialrichtung A orientierten Stirnseiten 12 und 14 des etwa zylindrischen Motorgehäuses 4 sind als ein Gehäuseboden 16 und als ein das Motorgehäuse 4 abdeckendes Lagerschild 18 (Lagerdeckel) ausgebildet. Das insbesondere aus einem Aluminiummaterial gefertigte Lagerschild 18 weist einen zentralen, tiefgezogenen Lagersitz 20 für das Wälzlager 10 auf.
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Der Gehäuseboden 16 ist einstückig oder monolithisch mit dem parallel zur Axialrichtung A orientierten Gehäusemantel 22 des Motorgehäuses 4 verbunden. An der lagerschildseitigen Stirnseite 14 ist ein Elektronikgehäuse 24 angeordnet, in welchem eine nicht näher dargestellte Motorelektronik aufgenommen ist.
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An der dem Elektronikgehäuse 24 gegenüberliegend angeordneten Stirnseite 12 des Gehäusebodens 16 ist eine axial in Richtung des Lagerschildes 18 eingezogene Aufnahme 26 als Lagersitz 26 für das Lager 8 vorgesehen. Die Aufnahme 26 des Gehäusebodens 16 weist eine zentrale Wellenöffnung 28 auf, durch welche die Motorwelle 6 abtriebsseitig hindurchgeführt ist.
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Der Elektromotor 2 ist im Montagezustand A-seitig an einem Gehäuse des Kraftfahrzeugs befestigt. Zu diesem Zwecke ist ein Befestigungsflansch 30 an der Stirnseite 12 des Gehäusebodens 16 befestigt. Der Befestigungsflansch 30 weist einen radial dem Außenumfang des Motorgehäuses 4 überstehenden Flanschkragen 32 auf. Zur Montage ist der Befestigungsflansch 30 gehäuseaußenseitig an die Stirnseite 12 des Gehäusebodens 16 geführt und an diesem kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt. Der Befestigungsflansch 30 ist hierbei beispielsweise mittels Schweißen, Nieten, Schrauben oder Taumeln an dem Gehäuseboden 16 befestigt.
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Der blechartige, beispielsweise flache, Befestigungsflansch 30 weist vorzugsweise einen etwa rechteckförmige Form beziehungsweise Außenumfang auf. Der Befestigungsflansch 30 ist geeigneterweise mit einer Strukturversteifung, beispielsweise in Form von Rippenelementen oder Prägungen, zur Verbesserung der Stabilität versehen.
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In der 2 ist der Elektromotor 2 in einem teilweise montierten Zustand dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Befestigungsflansch 30 eine axial in Richtung des Motorgehäuses 4 beziehungsweise des Gehäusebodens 16 auskragenden Prägung 34 auf. Wie in der 2 vergleichsweise deutlich ersichtlich, greift die etwa hohlzylindrische Prägung 34 im Montagezustand in den Lagersitz 26 des Lagers 8 ein. Dadurch wird das Lager 8 im Montagezustand betriebssicher axial im Lagersitz 26 fixiert.
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Wie in 1 schematisch angedeutet ist der Befestigungsflansch 30 vorzugsweise mit einer Anzahl von stirnseitigen Befestigungspunkten 36 an dem Gehäuseboden 16 befestigt. Die Befestigungspunkte 36 sind hierbei in einem im Montagezustand von der Umgebung geschützten Bereich angeordnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Elektromotor
- 4
- Motorgehäuse
- 6
- Motorwelle
- 8, 10
- Lager
- 12, 14
- Stirnseite
- 16
- Gehäuseboden
- 18
- Lagerschild
- 20
- Lagersitz
- 22
- Gehäusemantel
- 24
- Elektronikgehäuse
- 26
- Aufnahme/Lagersitz
- 28
- Wellenöffnung
- 30
- Befestigungsflansch
- 32
- Flanschkragen
- 34
- Prägung
- 36
- Befestigungspunkt
- A
- Axialrichtung
- D
- Motorachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012222602 A1 [0005]
