DE102009029235A1 - Aktuator mit einem Elektromotor und einem Gehäuseteil - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aktuator mit einem Elektromotor und einem Gehäuseteil gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiger Aktuator ist z. B. aus der europäischen Patentanmeldung
EP 1 492 214 A2 oder dem deutschen GebrauchsmusterDE 203 10 683 U1 bekannt. - Die bekannten Aktuatoren setzen sich aus mehreren Einzelteilen zusammen, was den Aufbau und die Herstellung relativ kompliziert macht.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aktuator der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass Aufbau und Herstellung einfacher sind.
- Ein Aktuator, der diese Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungen an sowie ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemässen Aktuator.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Es zeigen
-
1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemässen Aktuators, wobei die Statorhülse abgezogen und der Gehäusedeckel weggelassen sind; -
2 eine andere perspektivische Ansicht des Aktuators gemäss1 ; -
3 das Gehäuseteil des Aktuators gemäss1 zusammen mit den angebrachten Stiften und Teilen des Stators in einer Draufsicht; -
4 eine perspektivische Ansicht des Gehäuseteils gemäss3 und des Gehäusedeckels; -
5 eine Explosionsansicht des Aktuators gemäss1 , wobei das Getriebe weggelassen ist; und -
6 eine perspektivische Ansicht des Aktuators gemäss1 im zusammengesetzten Zustand von unten. - Der Aktuator, welcher in den
1 und2 ohne Gehäusedeckel gezeigt ist, umfasst ein Gehäuseteil1 , welches als Träger für ein Getriebe10 dient, einen Elektromotor mit Stator20 und Rotor30 und eine Steuerschaltung40 zum Ansteuern des Elektromotors, welche dazu auf einer Leiterplatte angeordnete elektronische Bauelemente, wie z. B. ein Chipgehäuse mit einer integrierten Schaltung aufweist. - Das Getriebe
10 , welches in üblicher Weise ausgebildet ist, enthält in Eingriff miteinander stehende Zahnräder. - Wie
3 zeigt, umfasst das Gehäuseteil1 eine Grundplatte2 , von deren Rand sich eine Wandung3 erhebt, ein Lagerelement4 , welches sich in Richtung der Rotationsachse31 des Rotors erstreckt, und eine weitere Wandung5 , welche sich der Wandung3 anschliesst. - Die Grundplatte
2 ist mit einer Öffnung2a versehen, durch welche hindurch die Abtriebswelle des Getriebes10 an die Komponente koppelbar ist, welche mit dem Aktuator bewegt werden soll und welche z. B. ein Teil eines Fahrzeugscheinwerfers wie Reflektor oder in einer Klima-, Heizungs- und/oder Lüftungsanlage ist. - Im vorliegenden Beispiel weist die Grundplatte
2 eine weitere Öffnung2b auf, durch welche ein Fixationselement, z. B. eine Schraube führbar ist, um den Aktuator an der Einbaustelle zu montieren. Zur Lagerung der Getriebeglieder des Getriebes10 ist die Grundplatte2 mit in der3 nicht dargestellten Lagerstellen versehen. Diese sind z. B. als Gleitlager ausgebildet, welche in die Grundplatte2 gepresste Achsen aufweisen. - Das Lagerelement
4 umfasst endseitig eine Lagerstelle4a zur Lagerung des Rotors30 und ist seitlich mit einer Öffnung4b versehen, welche eine Ankopplung des Rotors30 an das Getriebe10 ermöglicht (vgl.1 ). - Die Wandung
5 ist mit Stiften41 ,42 versehen, welche zum Anschluss der Steuerschaltung40 und der Spulen des Elektromotors20 ,30 dienen. Zur Bildung einer Steckverbindung ragen einzelne Stifte42 so aus der Wandung5 heraus, dass sie nach aussen gerichtet sind. An ihnen ist ein Kabel anschliessbar, um z. B. Signale auszutauschen und/oder Versorgungsenergie zuzuführen. Zur Bildung eines Steckergehäuses ist die Grundplatte2 mit einer Erweiterung2c versehen, oberhalb welcher die Stifte42 verlaufen. - In
3 ist weiter ein Spulenkörper6 gezeigt, welcher mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen ist, in welcher das Antriebsende des Rotors30 aufnehmbar ist. Der Spulenkörper6 ragt seitlich aus der Wandung3 des Gehäuseteils1 heraus. - Die Grundplatte
2 , die Wandungen3 und5 , das Lagerelement4 und der Spulenkörper6 sind aus einem Stück gefertigt und bilden somit ein einstückig ausgebildetes Aktuatorteil. - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Spulenkörper
6 als Träger für zwei Spulen ausgebildet, die jeweils um die Rotationsachse31 verlaufen und axial, d. h. in Richtung der Rotationsachse31 versetzt zueinander angeordnet sind. Im Spulenkörper6 sind Statorelemente21 ,22 eingebettet, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die beiden Spulen jeweils zwischen zwei Statorelementen21 bzw.22 zu liegen kommen. - Die Statorelemente
21 ,22 sind jeweils in Form eines Ringes mit abgebogenen Polzähnen ausgebildet. In4 sind die Polzähne21a der beiden Statorelemente21 sowie die Polzähne22a der beiden Statorelemente22 zu sehen. Es ist auch die Lagerstelle4a sichtbar, welche eine Vertiefung aufweist, die ein Gleitlager für den Rotor bildet. - Wie
4 weiter zeigt, ist das Gehäuseteil1 mit einem Gehäusedeckel15 verschliessbar, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel einteilig angeformte Seitenwände15a aufweist, die zusammen mit der Erweiterung2c des Gehäuseteils1 das Steckergehäuse für die Stifte42 bilden, sowie eine Öffnung15b , welche zusammen mit der Öffnung2b in der Grundplatte1 zur Montage des Aktuators dient. - Die Wandung
3 ist im Bereich des Spulenkörpers6 mit einem Flansch versehen, der radial nach aussen weisende Fortsätze7 aufweist, die einteilig am Gehäuseteil1 angeformt sind und zum Halten einer Statorhülse25 dienen, wie sie in5 gezeigt ist. - Die Statorhülse
25 ist in Form eines Topfes ausgebildet, welcher im zusammengesetzten Zustand die Statorelemente21 ,22 an ihren ringförmigen Enden kontaktiert, und weist am Rand Laschen auf, welche zur Befestigung an den Fortsätzen7 dient. - In
5 sind ebenfalls die auf dem Spulenkörper6 aufgenommenen Spulen23 und24 eingezeichnet. Wird die jeweilige Spule23 ,24 bestromt, baut sich ein magnetischer Kreis auf, der über die Statorhülse25 geschlossen wird. Im Weiteren ist sie Teil des Gehäuses zum Schutz des Elektromotors vor äusseren Einflüssen. -
5 zeigt weiter den Rotor30 , welcher eine Rotorwelle31 umfasst, auf der ein Rotormagnet32 und eine Schnecke33 angeordnet sind. Der Rotormagnet32 ist permanentmagnetisch und weist dementsprechend magnetische Nord- und Südpole aufweist. Zur Lagerung der Rotorwelle31 dient die Lagerstelle4a sowie eine in der Statorhülse25 aufgenommene Lagerscheibe26 mit einer Vertiefung, in welche das Ende der Rotorwelle31 greift. - Im zusammengesetzten Zustand ist der Rotormagnet
32 von den Polzähnen21a ,22a umgeben, welche mittels der Spulen23 ,24 magnetisierbar sind, um den Rotor30 in Drehung zu versetzen. Die Bewegung wird dabei mittels der Schnecke33 , welche via die Öffnung4b im Lagerelement4 in Eingriff mit dem Getriebe10 steht, an dieses übertragen. -
6 zeigt den Aktuator im zusammengesetzten Zustand. Wie ersichtlich ist über die Öffnung2a im Gehäuseteil1 eine zu bewegende Komponente an die Abtriebswelle des Getriebes10 ankoppelbar, und an das Steckergehäuse2c ,15a ist ein Kabel mit einem Stecker anschliessbar. - Der Aktuator ist wie folgt fertigbar:
Die Statorelemente21 ,22 werden in der gewünschten Form aus einem weichmagnetischen Blech, z. B. einem Stahlblech gestanzt, gebogen und in ein Spritzgiesswerkzeug eingefügt. Anschliessend werden sie mit Kunststoff, z. B. einem Thermoplast umspritzt, sodass das einstückige Aktuatorteil mit den Elementen1 –7 entsteht. In der Wandung5 werden dabei Öffnungen vorgesehen, in welche nach dem Spritzgiessen die Stifte41 ,42 getrieben werden. Alternativ ist es denkbar, die Stifte41 ,42 vorgängig im Spritzgiesswerkzeug einzulegen und zur Bildung der Wandung5 mit Kunststoff zu umspritzen. - Zu Bildung von Lager für die Getriebeglieder des Getriebes
10 werden Achsen an vordefinierten Stellen in die Grundplatte2 gepresst. - Zur Bildung der Spulen
23 ,24 wird der Spulenkörper6 mit dem Spulendraht bewickelt. Die Spulenenden der Spulen23 ,24 werden dabei direkt, d. h. ohne Verwendung eines Zwischenstücks mit den in der Wandung5 angebrachten Stiften41 verbunden. Anschliessend wird die Steuerschaltung40 an der Wandung5 befestigt, sodass sie die Stifte41 ,42 kontaktiert. - Der Rotor
30 wird angebracht, indem die Schnecke33 durch die Ausnehmung im Spulenkörper6 hindurchgeführt wird. Die Statorhülse25 wird über den Spulenkörper6 geschoben und an den Fortsätzen7 befestigt. Die Enden der Rotorwelle31 kommen dabei in den Lagerstellen des Lagerelements4 und der in der Statorhülse25 eingelassenen Lagerscheibe26 zu liegen. Anschliessend werden die Getriebeglieder des Getriebes10 im Gehäuseteil1 eingefügt und dieses mit dem Gehäusedeckel15 verschlossen. - Der Aktuator ist an der Einbaustelle mittels eines einzigen Fixationselements, z. B. einer Schraube montierbar, indem dieses durch die Öffnungen
2b ,15b hindurchgesteckt wird. - Das einstückige Aktuatorteil
1 –7 übernimmt mehrere Funktionen gleichzeitig: es dient zum Schutz der Komponenten des Aktuators sowie als Träger für das Getriebe10 , die Stifte41 ,42 und die Elemente21 –26 des Stators20 und bildet ein Lager4a für den Rotor30 . - Durch die einstückige Ausführung der Elemente
1 –7 kann die relative Lage der einzelnen Aktuatorkomponenten zueinander präzise definiert werden. So sind z. B. die bewegbaren Komponenten10 ,30 präzise in Bezug auf den Stator20 als stehende Komponente anbringbar, wodurch eine zuverlässige Erzeugung und Übertragung der Bewegung gewährleistet werden kann. - Der Aktuator hat den Vorteil, dass sein Aufbau durch das Vorsehen eines einteiligen Aktuatorteils einfacher und kompakter gestaltet werden kann. Insbesondere ist der Aufbau vereinfacht durch die einteilige Ausführung des Spulenkörpers und des Trägers für das Getriebe. Im Weiteren ist aufgrund des verbesserten Aufbaus die Fertigung des Aktuators einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger.
- Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist.
- Das einteilige Aktuatorteil ist so auslegbar, dass es mehrere Funktionen übernimmt. Es brauchen jedoch nicht unbedingt alle Elemente
1 –7 ein einstückiges Aktuatorteil zu bilden. Es ist z. B. denkbar anstelle des einteilig angeformten Lagerelements4b ein separates Lager für den Rotor30 vorzusehen, welches auf der Grundplatte2 befestigt wird. - Entsprechend dem Anwendungszweck des Aktuators ist es im Weiteren denkbar, anstelle des in den Figuren gezeigten Drehantriebs
20 ,30 einen Linearantrieb als Elektromotor vorzusehen. - Auch ist die Anzahl der Spulen an die Auslegung des Elektromotors anpassbar und kann eins, zwei oder mehr betragen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1492214 A2 [0002]
- - DE 20310683 U1 [0002]
Claims (11)
- Aktuator mit einem Elektromotor (
20 ,30 ), welcher mindestens eine Spule (23 ,24 ) aufweist, die auf einem Spulenkörper (6 ) angeordnet ist, und mit einem Gehäuseteil (1 ), das als Träger für ein Getriebe (10 ) dient, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (1 ) zusammen mit dem Spulenkörper (6 ) einstückig ausgebildet ist. - Aktuator nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper (
6 ) seitlich aus einer Wandung (3 ) des Gehäuseteils (1 ) auskragt. - Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher im Spulenkörper (
6 ) eingebettete Statorelemente (21 ,22 ) mit Polzähnen (21a ,22a ) aufweist. - Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer einstückig mit dem Gehäuseteil (
1 ) ausgebildeten Lagerstelle (4a ) für den Rotor (30 ). - Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuseteil (
1 ) eine einstückig angeformte Wandung (5 ) aufweist, welche mit mindestens einem Stift (41 ,42 ) versehen ist, der mit der Spule (23 ,24 ) und/oder einer Steuerschaltung (40 ) zum Ansteuern des Elektromotors (20 ,30 ) verbunden ist. - Aktuator nach Anspruch 5, wobei die Wandung (
5 ) mit Stiften (42 ) zur Bildung einer Steckverbindung versehen ist. - Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Hülse (
25 ), welche endseitig verschlossen ist und über den Spulenkörper (6 ) geschoben ist. - Aktuator nach Anspruch 7, wobei in der Hülse (
25 ) eine Lagerstelle (26 ) für den Rotor (30 ) angeordnet ist. - Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotor (
30 ) eine Welle (31 ) aufweist, die an das Getriebe (10 ) gekoppelt ist. - Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuseteil aus Kunststoff gefertigt ist.
- Kraftfahrzeug mit einem Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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