JP5559330B2 - 駆動モータの遮断要素 - Google Patents

Description

本発明は、駆動モジュールに関する。特に本発明は、自動車に設けられるファンのための駆動モジュールに関する。

背景技術
駆動モジュールは、規格化された、別個に取り扱うことのできる構成群であって、これらの構成群は多目的に使用され得る。このような駆動モジュールの１つの使用領域は、新気用の吸入経路と搬送された空気用の分配経路との間にファンが配置された自動車に設けられるファンシステムである。このようなファンは、１駆動モジュールによって構成されていてよいので、ファンの取付け・取外しのための着脱時間は最小限であり、更に、隣接する経路に位置する複数の構成要素、例えば熱交換器又はヒータ等へのアプローチが改善されている。

駆動モジュール全般及び特にファンに使用するための駆動モジュールにおいては、しばしば、材料を疲労させる振動及び固体伝播音を最小限に抑えるために、あらゆる種類の振動に関して周辺環境から駆動モータを遮断することが必要とされている。遮断のためには、一般に弾性的な遮断要素、例えばスチールスプリングが使用される。慣例の遮断要素は、略軸方向で出力部とは反対側、又は駆動モジュールの半径方向に、付加的な構成空間を必要とする。その結果、得られる駆動モジュールは比較的大型であり、その使用における自在性は低い。

発明の開示
本発明の根底を成す課題は、駆動モジュールに配置された、機能及び構成空間に関して有利な振動を緩衝する遮断要素を提供することにある。

この課題は、請求項１記載の駆動モジュール、請求項９記載のファンモジュール及び請求項１０記載の自動車によって解決される。従属請求項には、実現可能な若しくは有利な構成が記載されている。

第１の思想では、特に自動車に設けられるファンのための駆動モジュールが、ステータを備えた駆動モータと、振動を緩衝する少なくとも１つの遮断要素と、固定フランジとを有しており、この固定フランジが、前記遮断要素を介して駆動モータのステータと結合されており、この場合、遮断要素がステータの内部空間に配置されており、固定フランジが、前記遮断要素と係合状態にある支持要素を有している。

これにより、遮断要素が軸方向で駆動モータの後部、又は駆動モータの半径方向外側に位置固定されることが回避されるので、これにより駆動モジュールを、より一層コンパクトに構成することができる。

複数の遮断要素を、駆動モータの回転軸線を中心とする１周面に沿って放射対称（若しくは均等）に配置することができる。これにより、このような配置でない場合には駆動モジュールの構成要素のためには使用され得ない、ステータの内部空間を有利に使用することができる。こうした配置構造によって駆動モータの同軸的な軸（シャフト）のガイドが損なわれることはない。

遮断要素は、中空円筒として形成されていてよく、この中空円筒は、支持要素と係合状態にある半径方向内側の面と、ステータと係合状態にある半径方向外側の面とを有している。例えば、遮断要素は細長いスリーブとして構成することができるので、例えば駆動モータの回転軸からの遮断要素の間隔が小さな場合に発生することがある、比較的大きな力をも伝達することができる。

ステータは、第１のホルダと第２のホルダとを有することができ、この場合、各ホルダは遮断要素を軸方向で支承する。このようにして、ステータを固定フランジに固定する前に、既に遮断要素をステータに持続的に位置固定することができる。更に、遮断要素は、摩擦接続によってステータの両方のホルダと結合されている状態で供給することができるので、製作プロセスの枠内でのステータの取扱いが簡単である。付加的に、各ホルダは半径方向で遮断要素に接触することができる。

支持要素は、固定フランジとは反対側に段部を有することができ、この段部は、軸方向で遮断要素に接触する。これにより、ステータと固定フランジとの間の最小間隔を規定することができる。

支持要素は、固定フランジとは反対側に位置固定要素を支持することができ、この位置固定要素は、軸方向で遮断要素と接触する。位置固定要素は、一回の迅速な組込みを保証することができる。これにより、例えば遮断要素を有するステータを、１つの作業工程で、固定フランジの軸方向の支持要素に被せ嵌め、そこで位置固定要素によって支持要素に位置固定することができる。更にこの配置構造は、固定フランジに対するステータの軸方向の振動の遮断を可能にする。

ステータは、駆動モータのロータによって取り囲むことができる。アウタロータを備えたこのような構成では、ステータの内側における遮断要素のこうした配置に基づき、極めて良好にまとめられた駆動モジュールを実現することができる。

固定フランジは、半径方向で駆動モジュールの外側輪郭を規定することができる。これにより、駆動モジュールの１区分を、固定構造の位置固定用開口若しくは取付け開口を通して導入することができ、次いで固定フランジが前記開口を閉鎖し且つこの開口内で駆動モジュールを支承する。固定フランジは、例えば周りの固定構造との終端部、又はこの構造に関して気密若しくは水密な終端部を形成するために、別の構成要素、例えばシール、支持リング及び／又はロック要素を有していてよい。更に固定フランジは、例えば駆動モータ用の電気的な接続要素、例えばコネクタ又はソケットを有することができる。

第２の思想では、ファンモジュールが、アウタロータを備えた駆動モータを有する駆動モジュールと、前記アウタロータに結合されたファンホイールとを有している。このファンホイールは、駆動モータが当該ファンホイールによって規定された空間をほぼ満たすように成形することができ、これにより、ファンモジュールは特別にコンパクトである。特に、ファンホイールは、駆動モータに面した凹面の境界を備えた半軸流構造を有することができる。

第３の思想では、自動車が、上で述べたようなファンモジュールを備えたファンシステムを有している。前記ファンモジュールの特別にコンパクトな構成によって、例えば自動車の他の構成要素のための、比較的大きな構造空間が得られる。

自動車に設けられたファンシステムの概略図である。 図１に示す駆動モジュールの一部分の分解図である。 図２に示す駆動モジュールの一部分を組み込んだ状態で示す断面図である。 図３に示す駆動モジュールの一部分を使用したファンモジュールの断面図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

図１は、自動車用ファンシステム１００を示す概略図である。自動車１１０は、吸入経路１２０とファンモジュール１３０と分配経路１４０とを有している。ファンモジュール１３０は、ファンホイール１５０と駆動モジュール１６０とを有している。図１には、フィルタ、フラップ、弁、熱交換器、及びコンデンサ等のような、本発明との関連においてあまり重要でない自動車用ファンシステム１００のオプショナルな構成要素は図示していない。駆動モジュール１６０は、ファンホイール１５０を回転させ、これにより、空気が自動車１１０の外部から吸入経路１２０を通ってファンホイール１５０に吸い込まれ、次いで分配経路１４０を通って自動車１１０の車室に送られる。自動車１１０以外のファンシステムにファンモジュール１３０を使用することも同じく可能である。

多くの場合、吸入経路１２０と分配経路１４０とは、一体化された１つの経路内に構成されている。ファンモジュール１３０は、カートリッジ式に、吸入経路１２０、分配経路１４０又は一体化された経路内に挿入可能であってよい。ファンモジュール１３０の周辺において、当該経路は、ファンホイール１５０から流出した空気の半径方向の流れ方向を、線状の流れ方向、例えば圧力上昇スパイラル流に変換する構成要素を有していてよく、この圧力上昇スパイラル流は、ファンホイール１５０から流出した空気を制動し且つ圧縮する。

図２は、駆動モジュール１６０の一部分２００の分解図である。図示の部分２００は、軸方向の４つの支持要素２１０を備えた固定フランジ２０５と、弾性的な４つの遮断要素２１５を介して固定フランジ２０５に結合可能なステータ２２０とを有している。遮断要素２１５は、有利には割合高い自己緩衝機能を有する弾性材料、例えばシリコーン又はゴムから成っている。ステータ２２０は、第１のホルダ２２５と、第２のホルダ２３０と、第１の磁束素子２３５と、下側の回転軸受け２４０と、上側の回転軸受け２４５と、位置固定要素２５０とを有している。支持要素２１０は、段部２６０を有している。

ステータ２２０は、このステータ２２０を別個に取り扱うことのできるユニットとして固定フランジ２０５に取付け可能に形成されている。このためには、第１のホルダ２２５と第２のホルダ２３０との間で、第１の磁束素子２３５と４つの遮断要素２１５とがそれぞれ所定の位置に挿入されてから、第１のホルダ２２５が第２のホルダ２３０と結合される。第１のホルダ２２５と第２のホルダ２３０とが相互に結合されている状態では、遮断要素２１５と第１の磁束素子２３５とは、それぞれ軸方向の両側で、両方のホルダ２２５，２３０によって制限されている。両方のホルダ２２５，２３０を相互に位置固定するクランプ作用は、遮断要素２１５の外周面と、下側のホルダ２２５若しくは上側のホルダ２３０の、遮断要素２１５に対応する半径方向（周方向）の受容部との間の摩擦接続によって生じる。更に、第１の磁束素子２３５の内周面とホルダ２２５，２３０との間に摩擦接続が生じる。このように位置固定された状態で、巻線（若しくはコイル）をステータ２２０に取り付けることができ、巻線は、所定の数の導体区分を有しており、導体区分は、軸方向でホルダ２２５，２３０の周面に沿って延びている。これらの線材部分は、ホルダ２２５，２３０の軸方向に延在する突出部によって位置固定することができる。第１の磁束素子２３５（短絡板又は磁束板ともいう）と相俟って、巻線は、ステータ２２０を取り囲むロータと磁気的に結合するためのコイル若しくは電磁石を形成することができる。

下側の回転軸受け２４０及び上側の回転軸受け２４５は、第１のホルダ２２５若しくは第２のホルダ２３０と相対回動不能に結合されており、且つステータと結合される軸（シャフト）を受容するように構成されている。択一的な１態様では、軸受け２４０，２４５のうちの一方又は両方を、これらの軸受け２４０，２４５を取り囲むホルダ２２５，２３０に対して回動可能に構成してもよい。

図３は、図２に示す駆動モジュール１６０の一部分２００を組み込んだ状態で示す側方断面図である。下側の回転軸受け２４０と上側の回転軸受け２４５は図示していない。略中空円筒状の遮断要素２１５は、その内周面において形状接続式に（係合若しくは嵌合に基づく拘束により）支持要素２１０に接触している。遮断要素２１５は、軸方向下側では、軸方向の支持要素２１０に設けられた段部２６０によって位置固定されており、且つ上側では、位置固定要素２５０によって支持要素２１０に位置固定されている。位置固定要素２５０は、例えばセルフロック式の固定リングであってよい。これに対して択一的に、位置固定要素２５０は、例えば支持要素２１０の一方の端区分に圧着されるか、又は支持要素２１０が、位置固定要素２５０に嵌め込まれてよい。このために支持要素２１０の前記端区分は、円錐形に成形されていてよい。別の１態様では、位置固定要素２５０は、例えば接着、溶接、溶融、ろう接、ねじ締結、又は別の公知の結合方法によって、支持要素２１０と摩擦接続式に結合されている。

遮断要素２１５は、軸方向でその両端面に、それぞれ同軸的な切欠きを有しており、この切欠きには、ステータ２２０の第１のホルダ２２５若しくは第２のホルダ２３０の中空円筒状の係合要素が係合しているので、遮断要素２１５は、ステータ２２０に対して半径方向でも軸方向でも位置固定されている。

軸方向の支持要素２１０は、固定フランジ２０５と一体に形成されているが、択一的な１態様では、複数部分から成る構成も実現可能である。支持要素２１０は、第１のホルダ２２５に対して半径方向の間隔を有している。この間隔の大きさは、ステータ２２０が固定フランジ２０５に対して変位された場合の、遮断要素２１５の最大圧縮距離を規定する。大きな間隔は、強い振動の吸収も向上させるが、但し同時に、固定フランジ２０５に対するステータ２２０の比較的大きな変位を可能にするので、ステータ若しくはステータに結合された構成要素の位置が、あまり正確には規定されない。

ステータ２２０の第２のホルダ２３０に対する位置固定要素２５０の半径方向での接触は任意である。第１の磁束素子２３５は、軟磁性材料から成る、積み重ねられた所定数のリングによって形成されている。例えば一体の又は複数部分から成る円筒状、或いは螺旋状の択一的な構成も同じく実現可能である。

図４は、図２及び図３に示す部分２００を含む、図１に示す駆動モジュール１６０を使用したファンモジュール１３０を示す側方断面図である。ファンモジュール１３０は、駆動モジュール１６０に加えて付加的に、ファンホイール４１０と、永久磁石４２０と、第２の磁束素子４３０と、軸４４０とを有している。図４には、支持要素２１０及び弾性的な遮断要素２１５は、外側からみた状態で、つまり断面していない状態で図示している。図面を見やすくするために、ステータ２２０に設けられたコイルも図示していない。ファンモジュール１３０は、ファンシステム１２０，１３０，１４０に任意に使用するのに適しており、良好な振動緩衝性と同時に良好なスペース利用により、とりわけ自動車１１０に使用するのが適切である。

ファンホイール４１０は半軸流タイプである、即ち、このファンホイール４１０は、軸方向から（左側から）空気を吸い込むためのファンブレードと、吸い込んだ空気を半径方向に流出させるためのファンブレードとを有している。軸４４０を介して、ファンホイール４１０は、駆動モジュール１６０に結合されている。軸４４０は、ファンホイール４１０に、例えば射出成形、鋳造、プレス嵌め、接着、溶接又は嵌合によって相対回動不能に固定されている。駆動モジュール１６０のロータ４００は、ファンホイール４１０に相対回動不能に取り付けられた永久磁石４２０と第２の磁束素子４３０とによって形成されている。第２の磁束素子４３０は、環状に配置された永久磁石４２０の外周面に沿って磁束を発生させる。

軸４４０は、固定フランジ２０５に面した側の端部が下側の回転軸受け２４０から滑り出ないように、位置固定することができる。この位置固定部分には、例えば固定フランジ２０５に設けられた適当な取付け開口（図示せず）を介してアプローチすることができ、これにより、ファンホイール４１０を必要なときに駆動モジュール２００から分離することができる。これに対して択一的に、軸４４０は、解離不能な結合部によって、例えば圧着された又は嵌め込まれた位置固定リング、スナップリング、或いは同等の作用を有する別の構成要素によって、下側の回転軸受け２４０から滑り出ないように軸方向で固定してもよい。

固定フランジ２０５は、その右側で取付け開口をふさぐように寸法設定されており、取付け開口を通ってファンホイール４１０をガイドすることができる。取付け開口は、図１に示す自動車１１０の空気経路に位置しており、例えば円形であってよい。

Claims (9)

1. 自動車に設けられるファンのための駆動モジュール（１６０）であって、
   ‐ステータ（２２０）を備えた駆動モータと、
   ‐振動を緩衝する少なくとも１つの遮断要素（２１５）と、
   ‐固定フランジ（２０５）とを有しており、該固定フランジが、遮断要素（２１５）を介して駆動モータのステータ（２２０）と結合されている形式のものにおいて、
   遮断要素（２１５）が、ステータ（２２０）の内部空間に配置されており、固定フランジ（２０５）が、遮断要素（２１５）と係合状態にある支持要素（２１０）を有しており、
   ステータ（２２０）が、第１のホルダ（２２５）と第２のホルダ（２３０）とを有しており、両方のホルダ（２２５，２３０）の間で遮断要素（２１５）が形状接続式に固定されていることを特徴とする、駆動モジュール。
2. 複数の遮断要素（２１５）が、駆動モータの回転軸線を中心とする１周面に沿って放射対称に配置されている、請求項１記載の駆動モジュール。
3. 遮断要素（２１５）が、中空円筒として形成されており、該中空円筒が、支持要素（２１０）と係合状態にある半径方向内側の面と、ステータ（２２０）と係合状態にある半径方向外側の面とを有している、請求項１又は２記載の駆動モジュール。
4. 支持要素（２１０）が、固定フランジ（２０５）とは反対側に段部（２６０）を有しており、該段部が、軸方向で遮断要素（２１５）に接触している、請求項１から３までのいずれか１項記載の駆動モジュール。
5. 支持要素（２１０）が、固定フランジ（２０５）とは反対側に位置固定要素（２５０）を支持しており、該位置固定要素が、軸方向で遮断要素（２１５）に接触している、請求項１から４までのいずれか１項記載の駆動モジュール。
6. ステータ（２２０）が、駆動モータのロータ（４００）によって取り囲まれている、請求項１から５までのいずれか１項記載の駆動モジュール。
7. 固定フランジ（２０５）が、半径方向で当該駆動モジュール（１６０）の外側輪郭を規定している、請求項１から６までのいずれか１項記載の駆動モジュール。
8. アウタロータに結合されたファンホイール（１５０）が設けられていることを特徴とする、請求項６記載の駆動モジュール（１６０）を備えたファンモジュール（１３０）。
9. 請求項８記載のファンモジュール（１３０）を備えたファンシステム（１２０，１３０，１４０）を有する自動車。

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