CN102257704A - 电动驱动器、特别是风扇驱动器 - Google Patents

Abstract

在电动驱动器、特别是机动车的风扇驱动器的情形中，带有整流子电机(1)，该整流子电机的电机轴(4)在轴向相对的侧(BS、AS)上可旋转地支承在分别借助于轴承盖(7、8)覆盖的轴承(9、10)中，为了衰减噪音、特别是轴承游隙造成的撞击噪声和振动噪声或蜂鸣噪声在一个或每个轴承(9、10)的背离轴承盖(7、8)的轴承侧面上布置有衰减系统(14)。

Description

电动驱动器、特别是风扇驱动器

技术领域

本发明涉及一种带有整流子电机的电动驱动器，该整流子电机的电机轴在轴向相对的侧上在轴承中可旋转地支承。

背景技术

由EP 182 145 A1和DE 199 09 507 C1公知了具有由电机驱动的风扇叶轮的机动车的供暖和空调设备的风扇，风扇叶轮在电机轴上被固定。

此外，由DE 295 13 633 U1公知，电机轴不仅在电刷系统侧(BS)上，在该电刷系统侧上布置有电机的与电刷接触的整流子片，而且在相对的另一侧(AS)上可旋转地支承在实施为作为球形帽轴承的滑动轴承中。此时，球形帽轴承借助于夹紧中心架相对于轴承盖压紧。在BS侧，电机轴由靠近整流子的轴承盖中伸出一个轴分段，在该轴分段上风扇叶轮通过其中间的轮毂被固定。该方式的电动驱动器具有电机轴和因此电机转动体-叶轮-系统的轴向游隙，其经常导致不期望的噪声。

发明内容

本发明基于如下目的，即，鉴于尽可能小的噪声的产生改善开始所提及的方式的电动驱动器。

该目的依据本发明通过权利要求1的特征来解决。本发明的有利的设计方案和改进方案以及变形方案是从属权利要求的对象。

为此，在BS侧的轴承的和/或AS侧的轴承的背离轴承盖的轴承侧面上布置有用于衰减噪音的衰减系统。该衰减系统用于尤其是轴承游隙造成的撞击噪声的声平降低，然而额外地同样用于衰减所谓的U音调(蜂鸣噪声)，其在每次电机回转运行造成和和因此相联系的共振现象时由运行造成的干扰引起。

本发明基于如下想法，即，该方式的风扇驱动器的运行造成地引起的噪声一方面是由电机轴和在其上被放置的叶轮系统的轴向偏转引起的撞击噪声。另一方面是，通过电刷在整流子轴上的滑动引起额外的振动噪声，其通过电机壳体被发出。此时，在电机内部的噪声的发出由整流子通过轴承和轴承盖到电机壳体上。

该本体噪音(其也可以额外地由多轮辐的风扇叶轮产生并被传递到电机壳体上)在电机或整流子电机的在与整个系统的共振频率(特别是在壳体部件特定的共振位置)相关的转速范围中形成。如果此时在一方面的整流子与另一方面的风扇叶轮之间通过轴承到电机壳体上的噪音传递路径被阻止或至少被缩短，则作为结果同样可降低本体噪音。

另一方面，当在各轴承的背离轴承盖的轴承侧面上布置用于衰减轴承游隙造成的撞击噪声的合适的衰减器件时，由于通过电机轴彼此耦接的系统部件的轴向偏差，同样的由转动体和由电机的整流子以及通过风扇的风扇叶轮引起的碰撞噪声被阻止或至少被降低。

除了衰减在BS侧通过在该处实际地在整流子与轴承之间插入的和吸收轴向游隙的衰减系统来阻止或降低的撞击噪声之外，额外的由在电刷与整流子片之间的变换游隙所产生的振动借助于衰减系统同样被可靠地衰减。

在适宜的设计方案中，衰减系统具有密封垫圈和下面作为滑动垫圈标识的具有滑动特性的推力垫圈。在密封垫圈与滑动垫圈之间适当地定义了弹簧行程，其适宜地处在十分之一毫米范围中且优选地小于或等于0.2mm。在密封垫圈与滑动垫圈之间插入选择为被放置到电机轴上的呈弹簧圈状的波形弹簧的弹簧元件。如已知的那样，该波形弹簧有助于显著地或甚至基本上衰减蜂鸣音调或U音调。

衰减系统适当地在密封垫圈的面向轴承的垫圈侧上具有衰减元件。该衰减元件优选是环形的。在密封系统的组装的状态中，波形弹簧适当地在密封垫圈的衰减元件与电机轴之间形成的环形空间中装入，使得衰减元件同轴地围绕波形弹簧。

此外，密封系统优选地在密封垫圈与转子轴之间也具有轴密封件。为此，密封垫圈、衰减元件和轴密封件优选一体化地由双组分合成材料以注塑工艺来制造。此时，密封垫圈由相对较硬的物料或材料制成，而与之相反一体化的轴密封件由相对较软的衰减材料组成。特别的热塑性的弹性体适合作为衰减材料。

如同衰减元件那样的环形的或圆柱形的轴密封件在横截面上呈L形。轴密封件的相应的圆柱形或套管形的分段的沿转子轴延伸的轴向的L侧边制造了在电机轴上的密封垫圈的可靠的压配合。轴密封件的相应地圆环形的分段的连接到这些轴向的L侧边上的径向的L侧边在背离轴承的垫圈背面上从后面抓嵌密封垫圈。轴密封件的该径向的L侧边以及必要时一些优选圆弧方式或部分圆方式实施的同样由相对较软的衰减材料组成的衰减部位，同样作为衰减系统在整流子处安置的衰减元件。

在适宜的改进方案中，密封垫圈和滑动垫圈彼此锁止。为此，适当地模制-优选三个以120°彼此错开地布置的-止动元件到密封垫圈上。止动元件由指向滑动垫圈的止动接片形成。在止动接片上，与密封垫圈或者与其一体化的衰减元件以预定的距离在端侧模制有止动凸块，该止动凸块在锁止的状态中从后面抓嵌滑动垫圈。通过该滑动垫圈的轴向厚度和通过止动凸块相对密封垫圈的衰减元件的距离定义了在密封垫圈与滑动垫圈之间形成的可供弹簧元件使用的弹簧行程。

在滑动垫圈上，在圆周侧-又适宜地以120°彼此错开地-模制径向向外伸出的带动元件或带动凸块。其在滑动垫圈的锁止状态中与密封垫圈在电机或者电机轴的相应的旋转方向上构成形状配合，只要带动凸块在第一次开始运转时掠过或经过在密封垫圈的两个止动元件之间的在弧度上为例如120°的间隔。

衰减系统在电机轴上的保持适宜地实施为压配合。此时，滑动垫圈在电机轴上的压紧力或吸附力大于滑动垫圈的压紧力或吸附力。这些由此会造成，密封垫圈相对滑动垫圈通过可弹性变形的衰减材料被压紧到电机轴上，这也允许密封垫圈在电机轴上的一定的可移动性。该可移动性具有如下优点，在装配时，即，在锁止两个垫圈使它们连接成为衰减系统时至少密封垫圈可以实施沿电机轴向滑动垫圈的轴向移动。

紧接着在两个垫圈之间的第一次120°相对旋转时，在密封垫圈的止动接片与滑动垫圈的凸块之间制造形状配合，使得两个垫圈和因此整个衰减系统然后始终固定地处在电机轴上并和电机轴一起相对位置固定的轴承或球形帽轴承转动。为了接收由于离心力向外离心的滑动轴承油并且引回到轴承处，密封垫圈优选地壳状地构造为具有在垫圈圆周上指向轴承方向的集油凸缘。

适当地作为滑动垫圈的物料选择的热塑性的弹性体、特别是热塑性的共聚多酯(Hytrel)，具有特别合适的滑动摩擦特性用于与通常由钢组成的球形帽轴承的材料配对。

随本发明获得的优点特别地在于，通过插入合适的衰减系统(优选在电动风扇驱动器的电机轴的两个轴承部位中)，通常一方面通过轴向的轴偏差产生的以及由转动体-叶轮-系统和/或整流子-电刷-系统产生的噪声或音调至少被显著地衰减。因此，在电机的转速范围里的整个系统的本体噪音的声平、特别是在壳体组件或系统组件的共振频率范围中的同样依赖于转速的局部的声平被显著降低。

通过使用已知的嵌入到轴承与衰减系统之间的且在圆周侧支撑在轴承盖上的夹紧中心架，适宜地实施为球形帽轴承的轴承可靠地在朝向相对衰减系统的轴承盖的方向上被压紧。

附图说明

下面，借助附图对本发明的一个实施例作进一步说明。其中：

图1示出了用于机动车中的供暖和空调设备风扇的电动驱动器的部分纵截面图，该电动驱动器带有具有依据本发明的衰减系统的在BS侧的和AS侧的球形帽轴承，

图2示出了依据本发明的在预装配状态中的衰减系统的立体视图，该衰减系统具有布置在电机轴上的环形的密封垫圈和弹簧圈以及在B侧的球形帽轴承处的环形的密封垫圈，

图3示出了在球形帽轴承处安置的在装配状态中的衰减系统的纵截面图，其带有在设计成定义的弹簧行程的情形下彼此锁止的系统垫圈，和

图4示出了衰减系统的面向电动驱动器的整流子的后侧面的视图。

彼此相应的组件在所有附图中具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以带有电机壳体(极罐)2的整流子电机1的形式示出了电动驱动器，在该电机壳体内圆周上保持有与电机1的极数相应数量的壳形的励磁体或永磁体3。电机轴4以没有进一步示出的方式承载整流子电机1的转动体(转子)5，该转动体实施为带有在其中缠绕的转子线圈的转子叠片组。同样被固定在电机轴4上的整流子6以没有进一步示出的方式具有带有片状接口的整流子片，该整流子片与转动体5的转子线圈相连接。整流子6的片以公知的方式与电刷接触。该电机侧也经常被称作电刷侧或电刷系统侧或简短地以BS(BS侧)标示。相对的一侧以AS(AS侧)标示。

在整流子电机1的这两侧BS和AS处，在靠近整流子的电机端部处固定有在电机壳体2上的BS侧的轴承盖7。在电机轴的相对的、远离整流子的轴端部处固定有在电机壳体2上的AS侧的轴承盖8。这两个轴承盖7、8容纳球形帽轴承9或者10，在轴承盖中电机轴4通过油膜被可旋转地支承。两个位置固定的球形帽轴承9、10分别借助于一个夹紧中心架11、12相对于各轴承盖7或者8按压且被夹紧。此时，夹紧中心架11，12支撑在各轴承盖7或者8上。

电机轴4的整流子侧的轴端部在BS侧以足够长的轴分段13从轴承盖7中伸出，以便依据由DE 295 13 633 U1的图1中公知的方式容纳机动车的供暖和空调设备风扇的风扇叶轮，其风扇叶轮在该处与其轮毂一起被按压到电机轴4的该轴分段上。因此，在其旋转时驱动风扇叶轮的整流子电机1用作风扇驱动器。

如由图2和3相对明显地可见的那样，优选不仅在BS侧的轴承部位处而且在AS侧的轴承部位处分别设置一个衰减系统14。其在球形帽轴承9或者10的背离各轴承盖7、8的轴承侧面上被放置到电机轴4上。衰减系统14吸收在电机轴4的轴纵向上延伸的轴向游隙。

衰减系统14一方面用于衰减由转动体5和整流子6包括电机轴4形成的系统(在风扇驱动器的情况中风扇叶轮同样属于该系统)的轴向的偏转引起的撞击噪声。因此，衰减系统14降低这些声平且衰减被认为由整流子-电刷系统产生的U音调或蜂鸣音调的这些噪声。该相应的噪声的发出被追溯到每次电机回转的由整流子片与在其上移动的电刷的相对运动引起的干扰上。该干扰在相对较大的合成材料壳体中引起在壳体部件特定的共振位置中的独特的噪声。

依据图2和3，衰减系统14基本上由密封垫圈15和滑动垫圈16以及在它们中间布置的波形弹簧17组装。滑动垫圈16面向各球形帽轴承9、10。

如在图3中相对明显地可见的那样，在密封垫圈15与滑动垫圈16之间形成定义的弹簧行程a。该弹簧行程a大约为0.2mm。在衰减系统14的示出的、组装的装配状态中，如同密封垫圈15和滑动垫圈16那样处在电机轴4上的波形弹簧17，处在两个垫圈15与16之间。此时，在密封垫圈15处模制的并圆环状成型的衰减元件18同轴地围绕波形弹簧17。

衰减元件18优选地是密封垫圈15的一体化的组件。衰减元件18由相对其它密封垫圈15的相对较硬的材料而言相对较软的衰减材料组成。同样由衰减材料组成的且又与其它的密封垫圈16一体化的轴密封件19包咬电机轴4并且此时形成在电机轴4上的密封垫圈15的圆柱形的或套管方式的密封过渡。

该轴密封件19依据图3在横截面上大约呈L形。此时，轴向的L侧边19a在密封垫圈15的过渡区域或开口区域中围绕电机轴4，而在其上连接的径向的L侧边19b延伸到密封垫圈15的垫圈背面20上并在该处从后面抓嵌密封垫圈。在该处，径向的L侧边19b作为相对整流子6的衰减系统13的接触衰减。

该接触衰减在整流子6处由另外的衰减接片21支持，其在显示密封垫圈15的垫圈背面20的图4中可见。衰减接片21同样由相对较软的衰减材料组成。由于优选地以注塑工艺由双组分合成材料制造密封垫圈15，该衰减接片21由面向滑动垫圈16的密封垫圈15的内部侧面通过局部的材料省略延伸至相对的垫圈背面20。

此时，相对较软的衰减材料不仅形成内部的环形的衰减元件18而且形成轴密封件19和密封垫圈15的三个背面的衰减接片21。密封垫圈15实施为壳形具有集油凸缘22，用于为了保护整流子6，收集运行造成地向外离心的滑动轴承油。

如图2显示的那样，在密封垫圈15的内部侧面模制有三个彼此在弧度上以120°错开地布置的止动元件23，其分别由一个具有在端部侧面模制的止动凸块23b的止动接片23a组成。在密封垫圈15和滑动垫圈16的彼此锁止的状态中，这些止动凸块23b且因此止动元件23咬合滑动垫圈16。由此，被按压到电机轴4上的密封垫圈15可朝向同样被按压到电机轴4上的、然而实际上不可移动的滑动垫圈16轴向移动且因此通过锁止件被固定在滑动垫圈16上。

在滑动垫圈16上又分别模制有以120°错开的带动凸块24。这些带动凸块24在密封垫圈15与滑动垫圈16彼此锁止时分别布置在密封垫圈15的三个止动元件23中的两个之间的随机的位置处。由于驱动器1的第一次电机操纵，带动凸块24在电机轴4的预先确定的旋转方向上形状配合地贴靠到紧接着放置的止动元件23上，使得衰减系统14然后制造成带有装入的波形弹簧17的刚性的垫圈结构。

因为衰减系统14与电机轴4以及因此与整流子6同步地转动，所以整流子侧仅须考虑安置效果或压紧效果，而在相对的轴承侧面上存在，在衰减系统14与位置固定的球形帽轴承9、10之间的运行造成的相对运动。因此，在该处须考虑滑动效果或者摩擦效果，使得滑动垫圈16优选地由合适的滑动材料制成或具有合适的滑动特性。为此，作为滑动垫圈材料特别合适的是热塑性的弹性体，比如由DuPont公司称为Hytrel的热塑性的共聚多酯。

附图标记列表

1     整流子电机

2     电机壳

3     励磁体

4     电机轴

5     转动体

6     整流子

7     轴承盖

8     轴承盖

9     球形帽轴承

10    球形帽轴承

11    夹紧中心架

12    夹紧中心架

13    轴分段

14    衰减系统

15    密封垫圈

16    滑动垫圈

17    弹簧元件/波形弹簧

18    衰减元件

19    轴密封件

19a   轴向的L侧边

19b   径向的L侧边

20    垫圈背面

21    衰减接片

22    集油凸缘

23    止动元件

23a   止动接片

23b   止动凸块

24    带动凸块

a     弹簧行程

Claims (17)

1.电动驱动器，特别是机动车的风扇驱动器，具有整流子电机(1)，所述整流子电机的电机轴(4)在轴向相对的侧(BS、AS)上能旋转地支承在分别借助于轴承盖(7、8)覆盖的轴承(9、10)中，其特征在于，在所述一个或每个轴承(9、10)的背离所述轴承盖(7、8)的轴承侧面上布置有用于衰减噪音、特别是轴承游隙造成的撞击噪声和运行造成的鸣叫噪声(U音调)的衰减系统(14)。

2.按照权利要求1所述的电动驱动器，其特征在于，所述衰减系统(14)具有密封垫圈(15)和面向所述轴承(9、10)的能在所述电机轴(4)上轴向移动的滑动垫圈(16)。

3.按照权利要求2所述的电动驱动器，其特征在于，在所述密封垫圈(15)与所述滑动垫圈(16)之间设定弹簧行程(a)，所述弹簧行程(a)特别的在0.1mm与0.5mm之间、适宜地在0.1mm与0.3mm之间、优选地在≤0.2mm之间设定。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述衰减系统(14)具有弹簧元件(17)、特别是弹簧圈状的波形弹簧。

5.按照权利要求4所述的电动驱动器，其特征在于，所述弹簧元件(17)布置在所述密封垫圈(15)与所述滑动垫圈(16)之间。

6.按照权利要求2至5中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述衰减系统(14)在所述密封垫圈(15)的面向所述轴承(9、10)的内部侧面上具有优选环形的衰减元件(18)。

7.按照权利要求6所述的电动驱动器，其特征在于，所述弹簧元件(17)在所述衰减系统(14)中在所述电机轴(4)与所述密封垫圈(15)的所述衰减元件(18)之间装入。

8.按照权利要求2至7中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述衰减系统(14)在所述密封垫圈(15)与所述电机轴(4)之间具有轴密封件(19)。

9.按照权利要求2至8中任一项所述的电动驱动器(1)，其特征在于，所述密封垫圈(15)在其垫圈背面(20)上具有一些-优选圆弧状的-衰减部位(21)。

10.按照前述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，一方面所述密封垫圈(15)和另一方面所述衰减元件(18)、所述轴密封件(19)和所述衰减接片(21)一体化地由双组份合成材料制造，带有一方面相对较硬的密封垫圈(15)和另一方面相对较软的衰减材料作为衰减元件(18)、轴密封件(19)和衰减接片(21)。

11.按照权利要求8至10中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述轴密封件(19)在横截面上大约呈L形且具有沿所述电机轴(4)延伸的轴向的L侧边(19a)以及径向的L侧边(19b)，所述径向的L侧边在背离所述轴承(9、10)的垫圈背面(20)上从后面抓嵌所述密封垫圈(15)。

12.按照权利要求2至11中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述密封垫圈(15)与所述滑动垫圈(16)彼此锁住。

13.按照权利要求12所述的电动驱动器，其特征在于，在所述密封垫圈(15)上模制有一些止动元件(23)，适宜地模制有三个均匀分布地布置的止动元件(23)，所述止动元件具有朝向所述滑动垫圈(16)取向的止动接片(23a)和在所述止动接片(23a)上设置的止动凸块(23b)，所述止动凸块(23b)从后面抓嵌所述滑动垫圈(16)。

14.按照权利要求2至13中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述密封垫圈(15)壳状地构造为具有朝向所述轴承(9、10)取向的集油凸缘(22)。

15.按照权利要求2至14中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述滑动垫圈(16)在圆周侧具有一些带动元件(24)，适宜地具有三个均匀分布地模制的带动凸块。

16.按照权利要求2至15中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述滑动垫圈(16)由热塑性的弹性体、特别是由Hytrel组成。

17.按照权利要求1至16中任一项所述的电动驱动器，其特征在于在所述轴承(9、10)与所述衰减系统(14)之间嵌入的并在圆周侧支撑在所述轴承盖(7、8)上的夹紧中心架(11、12)。

Images