CZ20013667A3

CZ20013667A3 - Elektrický pohon, zejména pro vozidla

Info

Publication number: CZ20013667A3
Application number: CZ20013667A
Authority: CZ
Inventors: Eckhard Ursel; Bruno Droll; Walter Haussecker; Martin Karl; Wolfgang Thomar; Stefan Freund; Thomas Huck
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2000-02-12
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-06-12
Also published as: EP1169768A1; CN100367633C; US6831381B2; JP2003523160A; KR20010113787A; CZ301346B6; US20040070296A1; CN1363131A; TW595071B; WO2001059912A1; DE10006350A1

Description

Elektrický pohon, zejména pro vozidla

Oblast techniky

Vynález se týká elektrického pohonu, zejména pro motorová vozidla, se skříní, s komutátorovým motorem uspořádaným ve skříni, který má hřídel motoru, na hřídeli motoru neotočně uložený komutátor, připojený na vinutí kotvy otočné spolu s hřídelí motoru, a držák kartáčů upevněný ve skříni s komutátorovými kartáči dosedajícími na obvod komutátoru, a s ložiskem uspořádaným v blízkosti komutátoru, které obsahuje ložiskové pouzdro obklopující hřídel motoru s vůlí pro otáčení, lůžko ložiska pojímající ložiskové pouzdro s opěrnými plochami k axiální opoře ložiskového pouzdra a předpínací prvek předpínající silově ložiskové pouzdro v lůžku ložiska k opěrným plochám.

Dosavadní stav techniky

U známého elektrického pohonu shora uvedeného typu (US 3,624,434) je ložisko komutátorové strany vytvořeno jako kalotové ložisko a uspořádané uvnitř prohlubeniny dílu skříně ve tvaru kulového vrchlíku. Lůžko ložiska pro ložiskové pouzdro ve tvaru kulové úseče se utváří prstencovitým přidržovacím perem, které se vsazuje kruhovou hranou do prohlubeniny a u většiny z lůžek ložiska ložiskové pouzdro tvořícími pružícími palci na kterých přečnívají od komutátoru odvrácené poloviny pouzdra. Přitom leží přidržovací pero s kruhovým prstencem na dílu skříně a má od upevňovací desky nesoucí držák kartáčů k hřídeli motoru souosý otvor, na skříňové stěně pevně upnuté, takže přidržovací pero se fixuje v prohlubenině skříňového dílu. K držáku kartáčů přivrácené poloviny ložiskových

pouzder jsou přichyceny pružícími palci jako předpínací prvek vytvořeného druhého držáku pera, který je přinýtován do otvoru upevňovací desky, přičemž věnec vnějších palců je zachycen za upevňovací desku a držák pera je na pripevňovací desce ukotven tak, že vnitřní pera vyvíjejí axiální tlak na ložiskové pouzdro.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje elektrický pohon, zejména pro motorová vozidla, se skříní, s komutátorovým motorem uspořádaným ve skříni, který má hřídel motoru, na hřídeli motoru neotočně uložený komutátor, připojený na vinutí kotvy otočné spolu s hřídelí motoru, a držák kartáčů upevněný ve skříni s komutátorovými kartáči dosedajícími na obvod komutátoru, a s ložiskem uspořádaným v blízkosti komutátoru, které obsahuje ložiskové pouzdro obklopující hřídel motoru s vůlí pro otáčení, lůžko ložiska pojímající ložiskové pouzdro s opěrnými plochami k axiální opoře ložiskového pouzdra a předpínací prvek předpínající silově ložiskové pouzdro v lůžku ložiska k opěrným plochám podle vynálezu, jehož podstatou je, že lůžko ložiska s opěrnými plochami je vytvarované bezprostředně do skříně a předpínací prvek je jednodílný komponent držáku kartáčů zhotoveného výhodně z plastu.

Elektrický pohon podle vynálezu má výhodu, že ložisko na komutátorové straně hřídele motoru je realizováno jen s malým počtem konstrukčních dílů, totiž ložiskovým pouzdrem a integrálním komponentem držáku kartáčů tvořícím předpínací prvek. Lůžko ložiska bude vestavěno již při výrobě skříně, takže k tomu účelu nejsou potřebné žádné vedlejší výrobní náklady. Předpínací prvek je zde součástí držáku kartáčů, podstatně zjednodušující montáž pohonu. Tato hřídel motoru osazená vinutím kotvy, komutátorem, držákem kartáčů a ložiskovým pouzdrem je zapuštěna do skříně a

přitom je ložiskové pouzdro vsazeno do lůžka ložiska, přičemž držák kartáčů okamžitě upíná ložiskové pouzdro v lůžku ložiska. Tím je montáž již ukončena. Montážní postup se nechá bez problémů automatizovat. Prostřednictvím těchto v dalších nárocích uvedených opatření jsou možná výhodná další tvoření a vylepšení elektrického pohonu uvedená v patentovém nároku 1.

Podle výhodné formy provedení vynálezu se realizuje předpínací prvek pomocí dvou na držáku kartáčů uspořádaných, ke hřídeli motoru diametrálně a rovnoběžně probíhajících pružných vzpěr, které se opírají svými volnými konci o na ložiskové pouzdro nalisovaná zešikmení, která jsou vytvořena na straně ložiskového pouzdra přivrácené držáku kartáčů pod ostrým úhlem šikmo ke hřídeli motoru, U provedení ložiska hřídele motoru jako kalotového ložiska se utvářejí nalisovaná zešikmení od obvodu pláště do tvaru kulové úseče vytvořeného ložiskového pouzdra.

Podle výhodného provedení vynálezu je do skříně zapracované k lůžku ložiska posunuté kruhové slícování s definovaným vnitřním průměrem, do kterého se zasouvají vzpěry svými volnými konci. Toto kruhové slícování zamezuje tomu, aby se mohly pružné vzpěry při položení na ložiskové pouzdro rozepřít směrem ven, takže od vzpěr působí přítlačná síla s axiální složkou síly na ložiskové pouzdro, které toto síly přenášející ložiskové pouzdro upevňuje do lůžka ložiska. Tento silový přenos mezi ložiskovým pouzdrem a lůžkem ložiska zabraňuje otáčení ložiskového pouzdra spolu s rotorem nebo hřídelí kotvy, což by mohlo způsobovat hlučnost nebo poruchy funkce.

Podle výhodného provedení vynálezu se vedlejšímu otáčení ložiskového pouzdra spolu s hřídelí motoru v lůžku ložiska spolehlivě zabrání zdokonalením pomocí na sebe vyladěných prvků «”· ·· ·· · i ·

9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9

9 999 999 99 999 tvarového styku na ložiskovém pouzdře a lůžku ložiska. Například mohou být na povrchu ložiskového pouzdra ustanovené tvarové prvky, které pomoci uzpůsobených protiobrysů spolupůsobí na lůžko ložiska anebo vzpěry a tím drží ložiskové pouzdro neotočitelně v lůžku ložiska. Takovými tvarovými prvky mohou být vroubkování nebo zploštění. U provedení ložiska hřídele motoru jako kalotového ložiska musí protiobrysy nabízet takové možnosti, aby se mohly slícovat Šikmému postavení kotvy.

Podle výhodného provedení vynálezu je do lícové strany obou vzpěr vždy vložená drážka obloukového tvaru. Tímto drážkováním vzpěr již v konečném rozmezí mohou být vyvažovány tolerance vyskytující se v axiálním a radiálním směru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlený podle v nákresu zobrazeného příkladu provedení v následném popisu, přičemž v částečně schematickém znázornění obr. 1 znázorňuje podélný průřez pohonu spouštění okna pro automobily, obr. 2 řez podle linie II - II v obr. 1, obr. 3 podélný průřez elektromotoru pohonu spouštění okna podle obr. 1 v dílčím pohledu, obr. 4 stejné zobrazení elektromotoru jako na obr. 3 s modifikovaným ložiskovým pouzdrem • Φ Φ φ φ φφφ φ · φ φ φ φφφφφ • ΦΦ Φ · Φ · Β φφφ ΦΦΦ ΦΦΦ ·* ·Φ·

Příklady provedeni

Na obr. 1 v podélném řezu částečně schematízovaný načrtnutý elektrický pohon spouštění okna pro auto jako příklad pro všeobecný elektrický pohon má skříň 10 , ve které je upevněn šnekový převod 11 s otáčivým šnekovým kolečkem 12 uloženým ve skříni 10 a s ním v záběru stojícím šnekem 13. Do skříně 10 se ustavuje komutátorový motor 14 s podstavcem nebo statorem 15 a kotvou nebo rotorem 16. Permanentními magnety osazený stator 15 se ukládá do tělesa statoru 18 tak, že se pomocí upevňovací příruby 19 sešroubuje do skříně 10. Rotor 16 zahrnuje lamelový korpus 20 rotoru a vinutí 21 kotvy, které je vloženo do drážkování korpusu 20 rotoru a je přidružené na komutátor 22. Korpus 20 rotoru a komutátor 22 dosedají pevně v krutu na hřídel 17 motoru, která přesahuje do skříně 10 a konečně nese šnekovým kolečkem 12 šnekového převodu 11 do záběru postavený šnek 13. Hřídel 17 motoru se vždy otočně ukládá pomocí prvního ložiska 24 v tělesu 18 statoru a pomocí druhého ložiska 25 ve skříni 10 a osově se fixuje prostřednictvím dvou axiálních opěrných ložisek 26 a 27. Druhé ložisko 25 je přitom uspořádané mezi komutátorem 22 a šnekem 13, zatímco první ložisko 24 leží na od komutátoru 22 odvrácené straně rotoru 16. Přívod elektrického proudu k vinutí 21 kotvy se děje známou metodou prostřednictvím kartáčů ke komutátoru nebo komutátorových kartáčů 28, nazývaných také uhlíkové kartáče, které leží proti sobě navzájem zpárované na komutátoru 22 a pomocí síly pružin jsou tlačeny na obvod komutátoru 22. Komutátorové kartáče 28.se posuvně stabilizují na držáku kartáčů 30 v radiálním směru komutátoru 22 a kartáčovým pramencem 29 se elektricky spojují s konektorem 31 motoru vytvořeným na držáku kartáčů 30. Na rovněž ve skříni upevněné desce 32 tištěných spojů je upevněná motorová elektronika, a prostřednictvím jednoho z kruhových magnetů 33 se snímá úhel natočení popřípadě otáčky hřídele 17 motoru.

První ložisko 24 v tělesu 18 statoru je vytvořeno jako cylindrické ložisko, zatímco druhé ložisko 25 na komutátorové straně je provedeno jako kalotové ložisko 25. Kalotové ložisko má středově souměrné, kulovité, obzvláště kulově vrstvené ložiskové pouzdro 34, které s vůlí pro otáčení obemyká hřídel 17 motoru, a má do skříně vytvarované lůžko 35 ložiska tvaru kulovité čapky se středovým otvorem 36 k průchodu hřídele 17 motoru. Ložiskové pouzdro 34 se upevňuje přibližně z poloviny s tvarovým stykem s lůžkem 35 ložiska a v tom podepřené v axiálním směru. Prostřednictvím předpínacího prvku 37. který vyvíjí na lůžko 35 ložiska směrově orientovaný axiální napínací tlak, se vtěsná ložiskové pouzdro 34 do lůžka 35. ložiska, tak že ložiskové pouzdro 34 se stabilizuje nezávisle k otáčení do lůžka 35 ložiska. Předpínací prvek 37 působí přitom na vylisovalé plochy 38 vytvořené na povrchu ložiskového pouzdra 14, které se tvoří v případě zde znázorněného kalotového ložiska 25 od obvodu pláště z lůžka 35 ložiska shora uvedeného dílu ložiskového pouzdra.

K snížení výrobních nákladů a k zjednodušení montáže pohonu spouštěče okna je předpínací prvek 37 z jednoho kusu součástky držáku 30 kartáčů zhotoveného z plastu, K tomu nese držák kartáčů 30 dvojici na hřídel motoru 17 vzájemně diametrálně protilehlých, rovnoběžně vůči hřídeli motoru 17 probíhajících vzpěr 39 , které se svými volnými konci opírají silově na vylisované plochy 38 na ložiskovém pouzdře 34. takto na kulovém povrchu dílu shora uvedeného lůžka 35 ložiska kalotové ložiskové pouzdro 34, a k tomu mají na svém konci vytvořené odpovídající, například kulové nebo tangenciální dosedací plochy 40. Aby se vzpěry 39 v chodu a při natlačení na ložiskové pouzdro 34 nerozepřely a radiálně nevychýlily, čímž se ztratí jeho přítlačná síla na ložiskové pouzdro 34. je do skříně 10 vestavěno lůžku 35 ložiska předsunuté kruhové ·· ·«« - __ _ • · · · ** ♦ * 4 t ·«· · · · · · • fl · · * · · · ·· · ··« ·· ··· slícování 41 s definovaným vnitrním průměrem. Při nasunutí skříně 10 na hřídel motoru 17 vnikají vzpěry 39 do kruhového slícování 41 a dosedají svými od hřídele motoru 12 odvrácenými vnějšími plochami na cylindrickou stěnu kruhového slícování 41. Jak je zřejmé z obr. 1, jsou vzpěry 39 provedeny jako obloukovité segmenty, které se v bočních koncích vetknou do kruhového slícování. V příkladu provedení obr. 1 a 2 jsou plánovaná na základě potřeby místa pro ostatní stavební prvky, například pro desku 32 tištěných spojů, jen dvě segmentovité vzpěry 39. Počet vzpěr 39 se ale může dalším dělením segmentů zvýšit. Aby se mohly vyrovnávat tolerance vyskytující se v axiálním nebo radiálním směru mezi vzpěrami 39 a ložiskovým pouzdrem 34, je do lícní strany každé vzpěry 39 vložená oblouková drážka 42.

K montáži pohonu spouštěče okna se zkompletuje nejprve rotor 16 s hřídelí 17 motoru, komutátorem 22, kruhovým magnetem 33 a ložiskovým pouzdrem 34. Potom se nabalí na konec hřídele 17 motoru Šnek 13, který má vnější průměr větší než je vnitřní průměr ložiskového pouzdra 34, a rotor 16 se v tomto stavu vsadí do statoru 15. Potom se od volného konce hřídele 17 motoru sem držák kartáčů 30 nasune po motorové hřídeli 17, až se přirazí na stator 15. K ulehčení montáže se výhodně použije montážní trubice, která má téměř identický vnitřní průměr s každým z kruhových magnetů 33 a a komutátorem 22 a s pružnými západkami obchvacuje ložiskové pouzdro 34, Montážní trubice zajišťuje to, že se komutátorové kartáče 28 radiálně vyčnívající na držáku 30 kartáčů na hranách kruhových magnetů 33 a komutátoru 28 „nezavěsí“ a neznemožní další montáž držáku 30 kartáčů. Při nasouvání držáku 30 kartáčů se rameno 39 držáku montážní trubicí roztáhne. Odebere-li se opět montážní trubice, tato vezme s sebou pomocí svých již zmíněných západkových háčků ložiskové pouzdro 34, tak že vzpěry 39 odpruží. Při konečném stažení montážní trubice se ložiskové pouzdro 34 ·» v -» • · 4 ·· 44 <44 • 4 · · 4 4 4 • 44 · 4 444 • 4 4 444 44« 44 »·4 oddělí od montážní trubice šnekem 13 většího průměru a klesne protože montáž se provádí s vertikálně postavenou hřídelí 17 motoru - vlastní vahou dolů na již odpružená vzpěry 39. Nyní je už skříň osazená, přičemž ložiskové pouzdro 34 vniká do lůžka 35. ložiska a volné konce vzpěr 39 vnikají do kruhového slícování 41. Návazně se přišroubuje těleso 18 statoru na skříni 10. V průběhu přišroubování se ložiskové pouzdro 34 samočinně vtěsná polohově správně mezi vzpěry 39 držáku 30 kartáčů a lůžko 3 5 ložiska ve skříni 10 a tím se připevní. Vzpěry 39 se rovněž samočinně zablokují kruhovým slícováním 41. ve skříni 10 a tím zabrání propružení vzpěr 39 axiálním zatížením. Současně se také ustálí držák 30 kartáčů mezi skříní 10 a tělesem 18 statoru.

Při nasunutí skříně 10 na hřídel 17 motoru záleží na tom, aby hřídel 17 motoru byla co možná přesně souose směrovaná v tělesu 18 statoru, aby hřídel 17 motoru stála přesně vertikálně. Přitažlivou silou permanentních magnetů v tělese 18 statoru má ale rotor 16 tu snahu, aby se bočně prichýlil na stator 15. K znemožnění tohoto jsou - jak je toto znázorněno na obr. 3 - prodloužené vzpěry 39 provedeny tak, že ložiskové pouzdro 34 přesahují nad jeho střed souměrnosti. Tím se dosáhne podepření hřídele 17 motoru a zamezí se tomu, aby se hřídel 17 motoru vychylovala do strany.

Stejného opěrného efektu se dosáhne u vzpěr 39 ponechaných beze změn na držáku 30. kartáčů tím, že - jak je zobrazeno na obr. 4 na čelní straně ložiskového pouzdra 34 přivrácené k držáku 30 kartáčů se nalisuje cylindrický prstenec 43. který se opírá o volné konce vzpěr 39.

Vynález se neomezuje na předešlý popsaný příklad provedení. Požadované stabilizace ložiskového pouzdra 34 v lůžku 25 ložiska proti otáčení se tak může ještě dodatečně dosáhnout tím, že se na ··· · · · * · ·· * ··· ·· ložiskovém pouzdře 34 vytvoří prvky tvarového styku, které přizpůsobenými protějšími obrysy společně působí na lůžku 35. ložiska a/nebo na vzpěrách 39 a tím spolehlivě zabraňují otáčení ložiskového pouzdra 34 v lůžku 35 ložiska. Takové prvky tvarového styku se mohou realizovat drážkováním nebo skosením. Protější obrysy v lůžku 35 ložiska a/nebo na vzpěrách 39 musí avšak kalotovému ložiskovému pouzdru 34 dávat možnost, aby se mohlo přizpůsobit šikmému postavení hřídele 17 motoru, protože tato se v mezích vychyluje silami vytvořenými šnekovým ozubením.

Toto výše uvedené popsané vytvořené ložisko na komutátorové straně může být také aplikované do jiných elektrických pohonů, tak například do elektrických pohonů stěračů skla. V takovém případě při vynechání šnekového převodu může být také ložisko na komutátorové straně provedeno jako cylindrické ložisko, V lůžku 35. ložiska se potom musí upravit opěrné plochy, o které se může ložiskové pouzdro 34 opřít ve směru osy, a na ložiskovém pouzdře 34 se musejí vytvořit nalisovaná zešikmení, která jsou skloněná pod ostrým úhlem ke hřídeli 17 motoru a na kterých se silově opírají vzpěry 39 svými volnými konci.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Elektrický pohon, zejména pro motorová vozidla, se skříní (10), s komutátorovým motorem (14) uspořádaným ve skříni (10), který má hřídel (17) motoru, na hřídeli (17) motoru neotočně uložený komutátor (22), připojený na vinutí (21) kotvy otočné spolu s hřídelí (17) motoru, a držák (30) kartáčů upevněný ve skříni (10) s komutátorovými kartáči (28) dosedajícími na obvod komutátoru (22), a s ložiskem (25) uspořádaným v blízkosti komutátoru (22), které obsahuje ložiskové pouzdro (34) obklopující hřídel (17) motoru s vůlí pro otáčení, lůžko (35) ložiska pojímající ložiskové pouzdro (34) s opěrnými plochami k axiální opoře ložiskového pouzdra (34) a předpínací prvek (37) předpínající silově ložiskové pouzdro (34) v lůžku (35) ložiska k opěrným plochám, vyznačující se tím, že lůžko (35) ložiska s opěrnými plochami je vytvarované bezprostředně do skříně (10) a předpínací prvek (37) je jednodílný komponent držáku (30) kartáčů zhotoveného výhodně z plastu.
2. Elektrický pohon podle nároku 1, vyznačující se tím, že předpínací prvek (37) má nejméně jeden pár pružných vzpěr (39) uspořádaných na držáku (30) kartáčů, které jsou na hřídeli (17) motoru diametrálně protilehlé a probíhající rovnoběžně s touto hřídelí (17) motoru, a že na ložiskovém pouzdře (34) jsou na jeho straně přivrácené k držáku (30) kartáčů vytvořeny vylisované plochy (38) skloněné k hřídeli (17) motoru, o které se silově opírají vzpěry (39) svým volným koncem.
3. Elektrický pohon podle nároku 2, vyznačující se tím, že do skříně (10) je vestavěno vůči lůžku (35) ložiska předsunuté kruhové slícování (41) s definovaným světlým vnějším průměrem, do kterého se zasunou vzpěry (39) svými volnými konci.

*»·· · » W * · · ·· ·♦ « » »· «·· · © ♦ · · *·· · * · · · · t • · « · · · · ·
4. Elektrický pohon podle nároku 3, vyznačující se tím, že světlý průměr kruhového slícování (41) je stanoven tak, že se zamezuje roztažení vzpěr (39) při provozu a při nasunutí na vylisované plochy (38) na ložiskovém pouzdře (34).
5. Elektrický pohon podle jednoho z nároků 2-4, vyznačující se tím, že do lícní strany vzpěr (39) je vždy umístěna oblouková drážka (42).
6. Elektrický pohon podle jednoho z nároků 1-5, vyznačující se tím, že na hřídeli (17) motoru je vytvářen šnek (13) šnekového převodu (11) s vnějším průměrem větším vzhledem k hřídeli (17) motoru v jednom kusu s hřídelí (17) motoru, a že ložiskové pouzdro (34) je nasunuto na hřídel (17) motoru před vytvořením šneku (13).
7. Elektrický pohon podle jednoho z nároků 2-6, vyznačující se tím, že ložiskové pouzdro (34) má svém povrchu vytvořené prvky tvarového styku, které jsou přizpůsobenými protiobrysy na lůžku (35) ložiska a/nebo vzpěrách (39) neotočně přidržovány v lůžku (35) ložiska.
8. Elektrický pohon podle jednoho z nároků 2-7, vyznačující se tím, že ložisko (25) je provedeno jako kalotové ložisko, jehož lůžko (35) ložiska ve tvaru kulového vrchlíku se středovým otvorem (36) pro průchod hřídele (17) motoru pojímá s tvarovým stykem přibližně z poloviny středově souměrné ložiskové pouzdro (34) ve tvaru kulové vrstvy, a že vylisované plochy (38) jsou vytvořeny na ložiskovém pouzdře (34) pro vzpěry (39) oblastí pláště části ložiskového pouzdra vyčnívající z lůžka (35) ložiska.
9. Elektrický pohon podle nároku 8, vyznačující se tím, že na

4 4 4 4

4 4 4 4 · • 4 * 4

44 4 ···

4 4 4 • 4 4 4

4 4 4

4 44 444 lícní straně ložiskového pouzdra (34) přivrácené k držáku (30) kartáčů je vytvarován cylindrický prstenec (43), který se opírá na volných koncích vzpěr (39).
10. Elektrický pohon podle nároku 8, vyznačující se tím , že vzpěry (39) jsou provedeny tak, že přesahují ložiskové pouzdro (34) přes jeho střed souměrnosti.
11. Elektrický pohon podle jednoho z nároků 1 - 10, vyznačující se tím, že komutátorový motor (14) má rotor (16) nesoucí vinutí (21) kotvy a stator (15) obsahující rotor (16), který je upevněn v tělese (18) statoru v přírubově napojeném na skříň (10), a že držák (30) kartáčů se na své od předpínacího prvku (37) odvrácené straně opírá na statoru (15) a/nebo na tělese (18) statoru.