CZ300708B6

CZ300708B6 - Elektrická hnací jednotka

Info

Publication number: CZ300708B6
Application number: CZ20012523A
Authority: CZ
Inventors: Lauk@Detlef
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2009-07-22
Also published as: WO2001037399A3; BR0007554A; WO2001037399A2; JP2003514498A; ES2296669T3; CN1341290A; DE19954966A1; EP1175722A2; CN1186871C; KR100769840B1; DE50014932D1; CZ20012523A3; KR20010101482A; US6940194B1; EP1175722B1

Abstract

Elektrická hnací jednotka (1), zejména pro pohony ve vozidle, je provedená s elektromotorem (15), který má rotor (20) s hrídelem (28) a teleso (10) statoru, pricemž teleso (10) statoru obsahuje alespon jeden magnet (32) a element (36) uzavírající magnetický obvod, s ložiskovým štítem (43), který obsahuje ložisko (45) motoru pro rotor (20), s jednodílnou nebo vícedílnou prevodovou skríní (5), která je spojena s telesem (10) statoru. Teleso (10) statoru je jednodílné s alespon jednou cástí prevodové skríne (5). Ložiskový štít (43) je cástí telesa (10) statoru. Zmínený alespon jeden magnet (32) alespon cástecne dosedá prímo na teleso (10) statoru a alespon cástecne je prímo pridržován tímto telesem (10) statoru. Elektrická hnací jednotka (1) je použitelná zejména u motorku steracu vozidel nebo u servomotoru.

Description

Oblast technikv

Vynález se týká elektrické hnací jednotky, zejména pro pohony ve vozidle, s elektromotorem, který má rotor s hřídelem a těleso statoru, přičemž těleso statoru obsahuje alespoň jeden magnet a element uzavírající magnetický obvod, s ložiskovým štítem, který obsahuje ložisko motoru pro rotor, s jednodílnou nebo vícedílnou převodovou skříní, která je spojena s tělesem statoru, priio čemž těleso statoru je jednodílné s alespoň jednou částí převodové skříně.

Dosavadní stav technikv

Ze spisu DE 32 35 622 Al a spisu US-PS 4 572 979 je známá konstrukce elektrické hnací jednotky. Tato hnací jednotka sestává kromě jiného z elektrického motoru se statorem a magnetem v tělese statoru, s rotorem s kotvou a s převodem v převodové skříni. Těleso statoru a převodová skříň jsou navzájem spojeny, takže počet dílů, které mají být smontovány, je velký, takže výrobní náklady jsou rovněž velké. Převodová skříň je přitom provedena z plastu.

Podle dosavadního stavu techniky má skříň motoru element uzavírající magnetický obvod nebo tvoří těleso statoru, které má tvar kalichu aje provedeno z magneticky vodivého materiálu, takže slouží jako element uzavírající magnetický obvod. V obou případech se do skříně vloží dvě vedle sebe ležící magnetické poloskořepiny. Tyto magnetické poloskořepíny se v tělese statoru fixují částečně přidržovacím i pružinami a/nebo se přilepí mezi magnet a těleso statoru pro zabránění vzniku vibrací a pro snížení hladiny hluku.

Dno tělesa statoru obsahuje ložisko ve tvaru válce nebo vrchlíku, které slouží jako radiální ložisko k uložení rotoru. Elektromotor, magnet a ložisko existují po vyrobení jako samostatné kompo30 nenty nebo konstrukční skupiny, které je nutno s převodovou skříní spojit Šroubováním nebo temováním.

Často se pro snížení podélné vůle kotvy mezi čelní konec rotoru a ložisko v tělese statoru ještě vloží distanční rozpěrka určená pro vyrovnání tolerancí rotoru a tělesa statoru.

Ze spisu DE 43 20 005 Al a ze spisu US-PS 5 895 207 je již známé vyrobit těleso statoru elektrické hnací jednotky z plastu, přičemž magnety jsou upevněny v plastu. Převodová skříň a těleso statoru však musí být vzájemně spojeny sešroubováním.

Ze spisu DE 197 24 920 A1 je již známé umístit motor a podstatnou část převodu ve skříni, v níž se rovněž nachází motor. Stále je však zapotřebí samostatné převodové skříně. Kromě toho nejsou v tomto spise uvedeny žádné informace o tom, jak je motor ve skříni umístěn a z jakého materiálu je skříň provedena.

Dále je ze spisu US-A 5 184 039 známá elektrická hnací jednotka se znaky předvýznakové části nároku 1.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje elektrická hnací jednotka, zejména pro pohony ve vozidle, s elektromotorem, který má rotor s hřídelem a těleso statoru, přičemž těleso statoru obsahuje alespoň jeden magnet a element uzavírající magnetický obvod, s ložiskovým štítem, který obsahuje ložisko motoru pro rotor, sjednodílnou nebo vícedílnou převodovou skříní, kteráje spojena

- 1 CZ 300708 B6 s tělesem statoru, přičemž těleso statoru je jednodílné s alespoň jednou částí převodové skříně, podle vynálezu, jehož podstatou je, že ložiskový štít je částí tělesa statoru, a že zmíněný alespoň jeden magnet alespoň částečně dosedá přímo na těleso statoru a alespoň částečně je přímo přidržován tímto tělesem statoru.

Elektrická hnací jednotka podle vynálezu má tu výhodu, že jednoduchým způsobem u ní došlo ke snížení počtu dílů určených k montáži, a tudíž ke snížení výrobních nákladů.

Opatřeními uvedenými v závislých patentových nárocích jsou umožněna další výhodná provede10 ní a vylepšení elektrické hnací jednotky uvedené v patentovém nároku 1.

Podle výhodného provedení vynálezu je těleso statoru alespoň částečně provedeno z plastu.

Výhodou je tedy použití plastu pro převodovou skříň, protože tím je možno vyrobit těleso statoru a převodovou skříň jako vodotěsný díl, přičemž se současně dosáhne snížení hmotnosti hnací jednotky.

Do tělesa statoru je s výhodou alespoň částečně zastříknut alespoň jeden magnet.

Do tělesa statoru je s výhodou alespoň částečně zastříknut element uzavírající magnetický obvod tvořící jho pro zmíněný alespoň jeden magnet.

Zvlášť výhodné je magnety a/nebo element uzavírající magnetický obvod a/nebo ložisko kotvy do tělesa statoru nastříknout z toho důvodu, protože tím se sníží výrobní náklady a počet součástí určených k montáži.

Element uzavírající magnetický obvod sestává s výhodou z alespoň dvou skořepin. Element uzavírající magnetický obvod může být s výhodou vytvořen i jako jeden díl. Použití jednodílného elementu uzavírajícího magnetický obvod je výhodné, protože se sníží počet součástí určených jo k montáži.

Do tělesa statoru je s výhodou zastříknut element uzavírající magnetický obvod, sestávající ze směsi tvořené plastem a magneticky vodivým materiálem.

Element uzavírající magnetický obvod má $ výhodou výstupek, který je obklopen plastem tělesa statoru.

Při problémech s korozí je výhodné obstříknout element uzavírající magnetický obvod zvenčí plastem.

Zmíněný alespoň jeden magnet má s výhodou výstupek, který je obklopen plastem tělesa statoru,

V tělese statoru je s výhodou upevněn zmíněný alespoň jeden magnet tvarovým stykem v plastu tělesa statoru a silovým stykem vně ležícího elementu uzavírajícího magnetický obvod, úvazová45 no v radiálním směru.

V tělese statoru je s výhodou upevněn element uzavírající magnetický obvod tvarovým stykem v plastu tělesa statoru a silovým stykem uvnitř ležícího magnetu, uvažováno v radiálním směru.

S výhodou se tedy může alespoň jeden magnet nebo element uzavírající magnetický obvod upevnit v tělese statoru se silovým stykem a tvarovým stykem, takže není zapotřebí žádných dalších pojistných elementů. Výraz silový styk v tomto případě znamená spojení dvou součástí pomocí síly a výraz tvarový styk znamená spojení dvou součástí bez použití síly pouze pomocí vzájemného tvarového přizpůsobení na sebe dosedajících spojovaných součástí.

- 2 ^υυ/υο do

Ložiskový štít je s ložiskem motoru proveden s výhodou jako jeden díl, přičemž ložiskový štít je vložitelný do tělesa statoru.

Rotor má s výhodou axiální podélnou osu, přičemž v tělese statoru je axiálně polohovatelně uspořádán ložiskový štít pro rotor k nastavení podélné vůle kotvy.

Výhodné je udržet podélnou vůli kotvy na velmi malé hodnotě vložením ložiskového štítu s ložiskem motoru po vestavění hřídele.

io

Ložiskový štít je na tělese statoru upevněn s výhodou lepením, ultrazvukovým svařováním nebo tepelným zpracováním.

Hřídel je u převodové skříně uložen s výhodou v ložisku kotvy, které je zastři knuto do plastu 15 tělesa statoru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn v dalším popisu na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž schematicky obr. 1 znázorňuje první příkladné provedení hnací jednotky podle vynálezu a obr. 2a až 2e více možností integrování alespoň jednoho magnetu a elementu uzavírajícího magnetický obvod do tělesa statoru.

Příklady provedení vynálezu

Obr. I znázorňuje první příkladné provedení elektrické hnací jednotky 1 podle vynálezu. Tato elektrická hnací jednotka i sestává z převodové skříně 5 a z tělesa W statoru. Převodová skříň 5 přechází bez přídavného spojení do tělesa 10 statoru, přičemž převodová skříň 5 může být i vícedtlná. Převodová skříň 5 může být například tvořena neznázorněným víkem a dnem 6. Vestavění převodu, popřípadě vestavění ložiska, do převodové skříně 5 se umožní pozdější montáží víka. Dno 6 převodové skříně 5 je v tomto případě provedeno jako jeden díl s tělesem 10 statoru. Převodová skříň 5 a těleso Π) statoru mohou být provedeny z plastu nebo z kovu. Když převodová skříň 5 a těleso jO statoru sestávají z plastu, je možno vyrobit je například vstřikováním plastu nebo litím. Těleso H) statoru z plastu může být rovněž nastříknuto na převodovou skříň 5 z kovu, takže pro převodovou skříň 5 a těleso IO statoru je možná jakákoli kombinace materiálů. V převodové skříni 5 je uspořádán například šnekový převod 7 s neznázorněným hnacím ústrojím 8.

V tělese 10 statoru se nachází elektromotor 15. Tento elektromotor j_5 sestává ze statoru 18 a rotoru 20. Rotor 20 je tvořen kotvou 22, komutátorem 25 a hřídelem 28. Hřídel 28 má axiální podélnou osu 30. Stator J_8 sestává například ze dvou dílčích magnetů 32,1, 32.2 a z elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod. Magnet 32 může být proveden jako jednodílný nebo může sestávat z více dílčích magnetů 32,1, 32.2. Element 36 uzavírající magnetický obvod může sestávat například ze dvou ocelových poloskořepin nebo může být vyroben jako jeden díl například ve formě ocelového prstence a tak tvořit magnetické jho pro magnety 32.1, 32.2. Element 36 uzaví50 rající magnetický obvod může být vyroben z každého magneticky vodivého materiálu. Přitom se může rovněž jednat o směs plastu a magneticky vodivého materiálu, která se vstríkne do tělesa 10 statoru. Alespoň jeden magnet 32 a element 36 uzavírající magnetický obvod jsou integrovány do tělesa 10 statoru.

-3CZ 300708 B6

Hřídel 28 je uložen alespoň na dvou místech. Na konci 40 hřídele 28 na straně elektromotoru 15 je upraven ještě přídavně axiálně přestavitelný ložiskový štít 43 s ložiskem 45 motoru. Ložiskový štít 43 a ložisko 45 motoru mohou být vytvořeny jako jeden díl, například z plastu. Ložiskový štít 43 může být rovněž tvořen kovovým ložiskem 45 motoru obstříknutým plastem. V tělese 10 statoru je upraveno například prohloubení 44, do něhož může být vložen ložiskový štít 43. Při pohledu směrem k převodové skříni 5 je za elektromotorem J_5, a zde například za komutátorem 25, je uspořádáno ložisko 48 kotvy, které je například vstříknuto do tělesa 10 statoru. Další ložisko, takzvané ložisko 50 převodovky, se nachází na konci 53 hřídele 28 v převodové skříni 5. Tento konec 53 hřídele 28 na straně převodovky a konec 40 hřídele 28 na straně elektromotoru io J_5 jsou vytvořeny například jako náběžný zaoblený konec 55.

Při výrobě elektrické hnací jednotky 1 podle vynálezu se do vstřikovacího nástroje vloží například magnety 32.1, 32.2 a elementy 36 uzavírající magnetický obvod, načež se vstřikováním plastifikovaného plastu do vstřikovacího nástroje vytvoří dno 6 převodové skříně 5 a těleso 10 i? statoru. Po montáži rotoru 20, hnacího ústrojí 8 atd. se do tělesa J_0 statoru v axiálním směru vloží ložiskový štít 43 s ložiskem 45 motoru tak, že vznikne minimální podélná vůle kotvy 22.

Vyrovnávací kotouče na vyrovnání tolerancí hřídele 28 a tělesa J_0 statoru nejsou zapotřebí. Ložiskový štít 43 může být do závitu 51 vytvořeného v tělese 10 statoru například zašroubován, přilepen proužkem lepidla 58, při vařen ultrazvukovým svařováním nebo svařováním pomocí laseru. Tím vznikne vodotěsné spojení.

Při vhodné volbě materiálu ložiskového štítu 43 může ložisko 45 motoru kromě radiálního uložení zachycovat i axiální síly rotoru 20. Navíc může být ložiskový štít 43 s ložiskem 45 motoru axiálně tlačen mírnou předpínací silou k náběžnému zaoblenému konci 55 hřídele 28 a zafixován na tělese jO statoru ve stavu hřídele 28 bez axiální vůle.

Obr. 2a až 2e znázorňují více možností integrování alespoň jednoho magnetu 32 a elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod do tělesa 10 statoru. Pro stejné nebo stejně působící součásti jsou použity stejné vztahové značky jako na obr. 1.

Na obr. 2a je znázorněno, že magnet 32 má první výstupek 60, který dosedá na druhý výstupek 63 tělesa J_0 statoru přivrácený k rotoru 20 a tak tvoří s plastem tvarový styk. Těleso JO statoru je například nastříknuto kolem třetího výstupku 65 elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod, čímž je tento element 36 uzavírající magnetický obvod upevněn v tělese 10 statoru. Druhý konec magnetu 32 a druhý konec elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod jsou vytvořeny podobně a jsou obklopeny tělesem J_0 statoru. Element 36 uzavírající magnetický obvod a magnet 32 na sebe těsně dosedají, čímž vznikne silový styk pro magnet 32, který je přidržován na druhém výstupku 63 tělesa J_0 statoru.

Obr. 2b znázorňuje magnet 32 s prvním výstupkem 60, který jako u elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod na obr. 2a zasahuje do tělesa 10 statoru a je obklopen plastem. Element 36 uzavírající magnetický obvod má ve svém třetím výstupku 65 obklopeném plastem otvor 69, do něhož například při vstřikování plast vnikne a tak přídavně zajišťuje element 36 uzavírající magnetický obvod v tělese J_0 statoru. Přídavný silový styk pro magnet 32 nebo element 36 uzavírají45 cí magnetický obvod není u tohoto příkladného provedení zapotřebí.

Na obr. 2c dosedá element 36 uzavírající magnetický obvod svým třetím výstupkem 65 najedné straně na druhý výstupek 63 na obvodu tělesa J_0 statoru, takže s plastem tvoří tvarový styk. Magnet 32 má první výstupek 60, který zasahuje do tělesa 10 statoru, a silovým stykem radiálně zajišťuje element 36 uzavírající magnetický obvod.

Obr. 2d znázorňuje, jak těleso j_0 statoru například zcela obklopuje zvenčí na obvodu element 36 uzavírající magnetický obvod, a že element 36 uzavírající magnetický obvod nemá žádný výstupek aje ve své poloze upevněn tělesem J_0 statoru ve tvarovém styku a magnetem 32 silovým

-4JUV/VU UV stykem. Magnet 32 je stejně jako na obr. 2b svým prvním výstupkem 60 uložen v nastříknutém plastu tělesa jO statoru a v prvním výstupku 60 je proveden otvor 69.

Výstupky 60, 63, 65 se rozkládají zcela nebo částečně radiálně kolem dokola na alespoň jedné čelní ploše magnetu 32 nebo elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod.

Těleso 10 statoru může být vyrobeno i přímo bez obstřikování magnetu 32 a elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod. Těleso j0 statoru potom má, jak je znázorněno na obr. 2e, odstupňovaně provedené zahloubení 72, do něhož se na sebe vloží a upevní magnet 32 a element 36 uzavíio rající magnetický obvod. Plast tělesa 10 statoru zcela obklopuje magnet 32 a element 36 uzavírající magnetický obvod až k rotoru 20. Minimální odstup mezi kotvou 22 a magnetem 32 se tím zvětší.

Na obr. 2a, 2b, 2c, 2e je element 36 uzavírající magnetický obvod směrem ven volný pro lepší vyzařování tepla. Má-li se zabránit korozi, provede se to buď vhodnou volbou materiálu, nebo obstříknutím elementu 36 uzavírajícího magnetický obvod zvenčí, jak je znázorněno na obr, 2d.

Aby se dosáhlo dobrého a těsného spojení elementu 36 nebo elementů 36 uzavírajících magnetický obvod s tělesem K) statoru, je možno příslušnou okrajovou část elementů 36 uzavírajících magnetický obvod provést jako děrovanou nebo žebrovanou. Vibrace mezi magnetem 32 a elementem 36 uzavírajícím magnetický obvod nemohou vzniknout, protože jak magnet 32, tak í/nebo element 36 uzavírající magnetický obvod jsou pevně v tělese 10 statoru obstříknuty nebo v něm upevněny.

Všeobecně je popsané provedení vhodné pro uskutečnění vodotěsných elektrických hnacích jednotek, neboť plastová převodová skříň, která je již jako taková utěsněná, se může vodotěsně svařit s plastovým víkem.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

35 1. Elektrická hnací jednotka (1), zejména pro pohony ve vozidle, s elektromotorem (15), který má rotor (20) s hřídelem (28) a těleso (10) statoru, přičemž těleso (10) statoru obsahuje alespoň jeden magnet (32) a element (36) uzavírající

40 magnetický obvod, s ložiskovým štítem (43), který obsahuje ložisko (45) motoru pro rotor (20), s jednodílnou nebo vícedílnou převodovou skříní (5), která je spojena s tělesem (10) statoru, přičemž těleso (10) statoru je jednodílné s alespoň jednou částí převodové skříně (5), vyznačující se tím, že

50 ložiskový štít (43) je částí tělesa (10) statoru, a že zmíněný alespoň jeden magnet (32) alespoň částečně dosedá přímo na těleso (10) statoru a alespoň částečně je přímo přidržován tímto tělesem (10) statoru.

-5CZ 300708 B6
2. Elektrická hnací jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso (10) statoru je alespoň částečně provedeno z plastu.
3. Elektrická hnací jednotka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že do 5 tělesa (10) statoru je alespoň částečně zastříknut alespoň jeden magnet (32).
4. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že do tělesa (10) statoru je alespoň částečně zastříknut element (36) uzavírající magnetický obvod tvořící jho pro zmíněný alespoň jeden magnet (32).

io
5. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 1 nebo 4, vyznačující se tím, že element (36) uzavírající magnetický obvod sestává z alespoň dvou skořepin.
6. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 1 nebo 4, vyznačující 15 se tím, že element (36) uzavírající magnetický obvod je vytvořen jako jeden díl.
7. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků l, 2 nebo 4až6, vyznačující se tím, že do tělesa (10) statoru je zastříknut element (36) uzavírající magnetický obvod, sestávající ze směsi tvořené plastem a magneticky vodivým materiálem.
8. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 4až 7, vyznačující se t í m , že element (36) uzavírající magnetický obvod má výstupek (65), který je obklopen plastem tělesa (10) statoru.

25
9. Elektrická hnací jednotka podle nároku 1 nebo 3, vyznačující se tím, že zmíněný alespoň jeden magnet (32) má výstupek (60), který je obklopen plastem tělesa (10) statoru.
10. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 1, 2 nebo 4až8, vyznačující se tím, že v tělese (10) statoru je upevněn zmíněný alespoň jeden magnet (32) jo tvarovým stykem v plastu tělesa (10) statoru a silovým stykem vně ležícího elementu (36) uzavírajícího magnetický obvod, uvažováno v radiálním směru.
11. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 1, 2, 3, 5, 6 nebo 9, vyznačující se tím, že v tělese (10) statoru je upevněn element (36) uzavírající magnetický

35 obvod tvarovým stykem v plastu tělesa (10) statoru a silovým stykem uvnitř ležícího magnetu (32), uvazováno v radiálním směru.
12. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 1 až 4 nebo 7, vyznačující se t í m , že ložiskový štít (43) je s ložiskem (45) motoru proveden jako jeden díl, přičemž

40 ložiskový štít (43) je vložítelný do tělesa (10) statoru.
13. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 1 až 4, 7 nebo 12, vyznačující se tím, že rotor (20) má axiální podélnou osu (30), přičemž v tělese (10) statoru je axiálně polohovatelné uspořádán ložiskový štít (43) pro rotor (20) k nastavení podélné vůle

45 kotvy (22).
14. Elektrická hnací jednotka podle nároku 13, vyznačující se tím, že ložiskový štít (43) je na tělese (10) statoru upevněn lepením.

50
15. Elektrická hnací jednotka podle nároku 13 nebo 14, vy znač uj íeí se t í m, že ložiskový štít (43) je na tělese (10) statoru upevněn ultrazvukovým svařováním.

-6ť W ' v
16. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z nároků 13 až 15, vyznačující se tím, že ložiskový štít (43) je na tělese (10) statoru upevněn tepelným zpracováním.
17. Elektrická hnací jednotka podle jednoho nebo více z předcházejících nároků, vyzná5 Č u j í c í s e t í m , že hřídel (28) je u převodové skříně (5) uložen v ložisku (48) kotvy, které je zastříknuto do plastu tělesa (10) statoru.