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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Polgehäuse eines Elektromotors insbesondere
für motorische Verstelleinrichtungen
von Kraftfahrzeugsitzen. Ein Elektromotor mit einem Polgehäuse und
für Stellantriebe
in Kraftfahrzeugen ist aus
DE 10 2004 021 537 A1 vorbekannt.
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Verstelleinrichtungen
von Fahrzeugsitzen sind manuell oder motorisch betätigt, bei
motorisch betätigten
Verstelleinrichtungen werden in der Regel Elektromotoren eingesetzt.
Nur als Beispiele für
derartige Verstelleinrichtungen mit Elektromotoren werden folgende
Schriften genannt:
DE
198 60 910 A1 ,
DE
196 42 665 C2 ,
US 5
823 499 und
US 2 939
513 .
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Im
praktischen Betrieb ändert
sich die Belastung des Elektromotors während eines Einstellvorgangs
einer Verstelleinrichtung und von Einstellvorgang zu Einstellvorgang.
Je nach konkretem Einsatzfall ist das erforderliche Drehmoment,
das der Elektromotor liefern muss, unterschiedlich. Der Einsatzfall
kann beispielsweise dadurch variieren, dass die Gewichtsbelastung
des Kraftfahrzeugsitzes sich ändert,
dass die Verstellung von unterschiedlichen Ausgangspositionen erfolgt
oder in einer gewissen Richtung erfolgt. So ist beispielsweise bei
einer motorischen Längsverstelleinrichtung
das Drehmoment für eine
Verschiebung des Sitzes nach vorn in der Regel unterschiedlich zu
einem Drehmoment für
die Verschiebung des Sitzes nach hinten, in negativer x-Richtung.
Dabei ändert
sich auch die Drehzahl.
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Im
Betrieb verursachen Elektromotoren Geräusche. Diese sind auch durch
Schwingungen des Polgehäuses
bedingt. Das Polgehäuse
kann nun je nach Dreh zahl und Belastung des Elektromotors mehr oder
weniger zu Schwingungen angeregt werden. Um Schwingungen zu vermeiden,
sollte es möglichst überhaupt
nicht angeregt werden. Auch in den unterschiedlichsten Belastungsfällen des
Elektromotors sollten keine Schwingungen des Polgehäuses auftreten.
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In
DE 10 2004 021 537
A1 ist angegeben, dass um den Polgehäuse-Mantel ein zweites Polrohr angeordnet
werden kann, das die Motorgeräusche reduziert.
Hierbei soll die Mikroreibung für
eine Energieumwandlung von Schwingungs- in Reibungsenergie sorgen.
Im Ergebnis wird die Grundschwingung nur teilweise. gedämpft, die
Oberschwingungen werden relativ wenig, jedenfalls unzureichend,
gedämpft. Ein
Polgehäuse
mit einem derartigen zweiten Polrohr ist zudem schwierig zu realisieren.
Um gleich bleibende Geräuschminderung
in einer Serienproduktion einzuhalten, müssen sehr hohe Anforderungen
an die Genauigkeit der Abmessungen gestellt werden, damit die gewünschte Mikroreibung
gezielt auftritt. Auch
DE
30 36 865 A1 beschreibt ein mehrschichtiges Polgehäuse.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Elektromotor und insbesondere
ein Polgehäuse
eines Elektromotors anzugeben, der im praktischen Betrieb geringere
Schallemissionen verursacht, insbesondere auch Oberschwingungen dämpft, und
sich zuverlässig
fertigen lässt.
Diese Aufgabe wird gelöst
durch das Polgehäuses
eines Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das
Polgehäuse
bildet eine Art Glocke, die in der Regel aus einem Rohrstück und einer
Kappe bzw. Lagerschale besteht. Eine derartige Glocke hat eine Schwingungsfrequenz.
Es zeigt sich nun überraschend,
dass durch die Verwendung von Verbundblech die Eigenschwingungen
des Polgehäuses deutlich
reduziert werden, es werden akustische Dämpfungen von 6 bis 7 dB in
normalen Einsatzfällen bei
Kraftfahrzeugsitzen erreicht. Der Vergleich erfolgt hierbei gegenüber Elektromotoren,
deren Polgehäuse
nicht aus Verbundblech gefertigt ist.
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Aufgrund
seiner Abmessungen strahlt das Polrohr bevorzugt Frequenzen im Bereich
von 1 KHz als Luftschall ab. Die Kommutierungsfrequenzen derzeit üblicher
Elektromotoren für
Verstellsysteme von Kraftfahrzeugsitzen liegen zwischen etwa 400
Hz (3000 U/min. × 8
Kontakte) und etwa 1200 Hz (6000 U/min. × 10 Kontakte). Die Grundschwingung
des Polgehäuses
liegt zwischen 700 und 1200 Hz. Bei gewissen Lastfällen wird
Resonanz erreicht, dies führt
dazu, dass manche Motoren „sirren". Durch die Erfindung
wird nicht nur die Grundschwingung, es werden auch die Oberschwingungen
hochgradig gedämpft,
wodurch die Motoren deutlich leiser werden.
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Vorzugsweise
ist zumindest die Kappe des Polgehäuses aus Verbundblech gefertigt.
Vorzugsweise ist zudem noch das Rohr oder zumindest das Rohr alleine
aus Verbundblech gefertigt.
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Vorzugsweise
hat die Zwischenschicht einen Schallwellenwiderstand, der deutlich
kleiner ist als derjenige von Stahl. Der Schallwellenwiderstand
von Stahl liegt bei 4 × 106 Ohm, derjenige der Zwischenschicht sollte
mindestens um den Faktor 100, vorzugsweise mindestens um den Faktor
1000 darunter liegen. Auf diese Weise wird eine geringe Kopplung zwischen
den beiden Blechschichten erreicht.
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Die
Blechschichten sind vorzugsweise aus einem permanentmagnetischem
Material gefertigt. Sie sollten insgesamt eine Dicke haben, die
der Dicke eines normalen Polgehäuses
entspricht. Auf diese Weise wird derselbe magnetische Fluss im Polgehäuse erreicht.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Dicken der beiden Blechschichten
unterschiedlich auszubilden. Auf diese Weise werden Kopplungen zwischen
den beiden Blechschichten zusätzlich
verringert.
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Insbesondere
eignet sich das Polgehäuse nach
der Erfindung für
mechanisch kommutierte Motoren, also Elektromotoren mit Bürsten. Gerade
bei diesen treten die kritischen Kommutierungsfrequenzen auf, die
im Bereich der Eigenresonanz des Polgehäuses liegen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie
der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Folgenden
näher erläutert werden.
In dieser Zeichnung zeigen:
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1:
einen Axialschnitt, im mittleren Teil unterbrochen, durch wesentliche
Teile eines Elektromotors, insbesondere eines Polgehäuses,
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2:
eine Vergrößerung des
Details X in 1 und
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3:
eine Vergrößerung des
Details X gemäß 1,
jedoch nur in einer anderen Ausbildung.
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Der
nur insoweit, also es für
das Verständnis der
Erfindung notwendig ist, in den Figuren dargestellte Elektromotor
hat einen Flansch 20 aus Kunststoff. In dieser sind metallische
Hülsen 22 eingefügt, die
Durchgangsöffnungen
für eine
Schraubbefestigung verstärken.
Der Flansch 20 hat weiterhin einen zentralen Durchgang,
dort ist ein Lager 24 für
eine Motorwelle 26 untergebracht.
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Mit
dem Flansch 20 ist ein Polgehäuse 28 verbunden.
Es hat einen rohrförmigen
Bereich, im Folgenden als Rohr 30 bezeichnet, und einen
napfförmigen
Bereich, im Folgenden als Kappe 32 bezeichnet. Sie beide
bilden einen glockenförmigen Körper. In
der Kappe 32 ist ein Lager 24 für die Motorwelle 26 ausgebildet.
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Das
Polgehäuse 28 hat
insgesamt die Form eines Bechers bzw. einer Glocke. Zumindest ein
Teilbereich des Rohrs 30, vorzugsweise das Gesamtrohr und
insbesondere das gesamte Polgehäuse 28,
ist aus einem Verbundblech gefertigt, wie es näher aus den 2 und 3 ersichtlich
ist. Es besteht in den konkreten Ausführungsbeispielen aus zwei Blechschichten 36, 38 und
einer zwischen dieser befindlichen Zwischenschicht. Die Schichten
haben konstante Dicke. Dies ist allerdings nicht zwingend, so kann
z.B. eine Blechschicht oder eine andere Schicht variierende Dicke
aufweisen.
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Unter
dem Begriff Verbundblech wird im Sinne dieser Erfindung ein Material
verstanden, das aus zwei metallischen Lagen, insbesondere Eisen-
bzw. Stahlblechen und einer diese verbindenden Zwischenschicht,
ggf. aus mehreren derartigen Lagen, aufgebaut ist. Bei Biegeschwingungen
des Verbundblechs gleiten die starren Lagen geringfügig aufeinander,
wodurch in der weichen Zwischenschicht Querverformungen hervorgerufen
werden. Verbundbleche dieser Art werden beispielsweise unter dem Namen
Bondal
® mit
einer Kunststoffschicht als Zwischenschicht und von der Fa. Trelleborg
mit einer Gummischicht als Zwischenschicht angeboten. Verbundbleche
sind beispielsweise beschrieben in
EP 1 263 576 B1 ,
EP 820 380 B1 und
EP 1 095 718 B1 . Der
Vorteil von Verbundblechen liegt darin, dass die nahezu wie ein
Einzelblech verarbeitet werden können.
Die beiden Blechschichten werden gemeinsam verformt. Auf eine sorgfältige Passung
zweier einzelner Bauteile muss dabei nicht geachtet werden. Auch kann
das komplette Polgehäuse
und nicht nur dessen Rohr schalldämmend gefertigt werden.
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Im
Anlieferzustand des Verbundmaterials ist die Zwischenschicht gegebenenfalls
noch in einem Vorstadium, so dass aus einem Zuschnitt das Polgehäuse bzw.
die Teile des Polgehäuses
hergestellt werden können,
beispielsweise durch Umformung. Erst nach der Formgebung erfolgt
ein Aushärten
der Zwischenschicht, beispielsweise durch Zufuhr von Wärme. Dies
kann während
eines Lackierschritts oder einer Trocknung erfolgen. Die Härtung kann aber
auch auf andere Weise ausgelöst
werden.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat die Zwischenschicht 40 eine
möglichst
große
Permeabilität,
sie kommt also insoweit dem Material der Blechschichten möglichst
nahe. Erreicht werden kann dies durch Einbetten von Teilchen aus
permanentmagnetischem Material, beispielsweise Eisenkörnern, in
die Zwischenschicht.
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In
der Ausführung
gem. 2 haben die beiden Blechschichten 36, 38 dieselbe
Dicke. In der Ausführung
gemäß 3 dagegen
ist die innere Blechschicht, nämlich
die zweite Blechschicht 38, deutlich dicker als die äußere Blechschicht 36.
Sie ist nahezu doppelt so dick. Insgesamt sind beide Blechschichten 36,38 zusammen
genommen so dick wie ein normales Polgehäuse 28. Die Zwischenschicht 40 ist
deutlich dünner
als jede einzelne Blechschicht 36, 38, üblicherweise
ist sie höchstens
halb so dick wie eine Blechschicht 36 bzw. 38.
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Der
Elektromotor gemäß 1 hat
Bürsten bzw.
Kohlen 42 und ist mit Kontakten versehen, die auf einem
Kontaktring 44 angeordnet sind und mit den Bürsten 42 in
elektrischen Kontakt treten. Auch für elektronisch kommutierte
Motoren hat sich das erfindungsgemäße Polgehäuse bewährt, auch bei diesen Motoren
werden bei der Drehung Schwingungen erzeugt.