DE102010048971A1

DE102010048971A1 - Motorantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102010048971A1
Application number: DE102010048971A
Authority: DE
Inventors: Xian Tang; Wei Xing Mao; Bin Wei Li
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2011-04-28
Also published as: JP5745256B2; US8569917B2; CN102044934A; US20110089789A1; CN102044934B; JP2011091997A

Abstract

Eine Motorantriebsvorrichtung umfasst einen Motor, ein an dem Motor befestigtes Getriebe und ein Steuermodul. Das Getriebe umfasst ein Getriebegehäuse, das eine dem Motor gegenüberliegend angeordnete Öffnung hat. Der Motor hat eine Welle, die sich in das Getriebegehäuse durch die Öffnung erstreckt, um ein Schneckengetriebe des Getriebes anzutreiben. Das Steuermodul hat eine Leiterplatte, die an dem Getriebe befestigt ist, und der größte Teil der Leiterplatte ist in der Öffnung des Getriebegehäuses aufgenommen. Die Leiterplatte erstreckt sich in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zu der Welle ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung, umfassend einen Motor und ein Getriebe und insbesondere eine Motorantriebsvorrichtung mit einem eingebauten Steuermodul.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1 zeigt eine Motorantriebsvorrichtung aus dem Stand der Technik, die einen Motor 10', ein an dem Motor 10' befestigtes Getriebe 20' und ein an dem Getriebe 20' befestigtes Steuermodul 30' umfasst. Das Steuermodul 30' umfasst eine L-förmige Flachbaugruppe oder Leiterplatte (englisch: printed circuit board, PCB) 31', die durch einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich gebildet ist. Der erste Bereich ist entlang dem Motor 10' angeordnet und erstreckt sich parallel zu der Motorwelle und der zweite Bereich ist in dem Getriebe 20' angeordnet und erstreckt sich senkrecht zu der Motorwelle. Ein innerer L-förmiger Verbinder 33' ist an der PCB befestigt, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich sich zum Zuleiten von Strom von der PCB zu den Motoranschlüssen vereinigen. Das Steuermodul 30' vergrößert die Größe der Motorantriebsvorrichtung und der zusätzliche L-förmige Verbinder erhöht die Kosten der Motorantriebsvorrichtung.
Daher besteht ein Bedürfnis nach einer verbesserten Motorantriebsvorrichtung, welche die obigen Probleme abmildert.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt davon eine Motorantriebsvorrichtung, umfassend einen Motor, ein an dem Motor befestigtes Getriebe und ein Steuermodul; das Getriebe umfasst ein Getriebegehäuse, das eine dem Motor gegenüberliegend angeordnete Öffnung hat; der Motor umfasst eine Welle, die sich durch die Öffnung in das Getriebegehäuse erstreckt, um ein Schneckengetriebe des Getriebes anzutreiben, wobei das Steuermodul eine Leiterplatte (PCB) umfasst, die an dem Getriebe befestigt ist, und wobei der größte Teil der Leiterplatte in der Öffnung angeordnet ist, wobei sich die Leiterplatte in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu der Welle erstreckt.
Vorzugsweise sind feste Kontakte an der Leiterplatte gebildet und elektrisch mit elastischen Motoranschlüssen verbunden, die die Leiterplatte erfassen.
Vorzugsweise umfasst das Steuermodul einen Positionsmagneten, der an der Welle befestigt ist, und Hallsensoren, die an der Leiterplatte zur Erfassung einer Drehung der Welle befestigt sind.
Vorzugsweise ist die Leiterplatte im Wesentlichen rechtwinklig.
Vorzugsweise hat eine Kante der Leiterplatte wenigstens eine Stufe und hat aufgrund der wenigstens einen Stufe eine variable Breite, und die Hallsensoren sind an einem Bereich entsprechend einer schmaleren Breite an der Leiterplatte befestigt.
Vorzugsweise ist eine sich axial erstreckende Nut in jeder der beiden gegenüber liegenden Seitenwände der Öffnung gebildet, und die Leiterplatte ist über die Nuten an dem Getriebegehäuse befestigt.
Vorzugsweise sitzt die Leiterplatte in einem Presssitz in den Nuten.
Vorzugsweise umfasst das Steuermodul ein an der Öffnung des Getriebegehäuses befestigtes Gehäuse, und die Leiterplatte wird durch das Gehäuse an dem Getriebegehäuse gehalten.
Vorzugsweise umfasst das Gehäuse einen ersten Bereich, der zwischen dem Motorgehäuse und dem Getriebegehäuse angeordnet ist, und einen integral gebildeten zweiten Bereich, der an einer Seite des Motorgehäuses zur Aufnahme von Anschlüssen der Leiterplatte angeordnet ist.
Vorzugsweise sind das Schneckengetriebe und die Anschlüsse an einer Seite einer Ebene angeordnet, die die Welle beinhaltet und parallel zu einer Drehachse des Schneckengetriebes ist.
Vorzugsweise sind das Gehäuse und das Getriebegehäuse durch einen Fixiermechanismus fixiert, der durch einen an dem Getriebegehäuse oder dem Gehäuse gebildeten Zahn, und ein Loch gebildet ist, das in einem an dem Getriebegehäuse oder Gehäuse gebildeten elastischen Finger gebildet ist.
Vorzugsweise ist ein Dichtelement an der Grenzfläche zwischen dem Getriebegehäuse und dem Gehäuse angeordnet.
Vorzugsweise ist eine elastische Beilagscheibe an der Grenzfläche zwischen dem Motorgehäuse und dem Gehäuse angeordnet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden nur exemplarisch mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren sind identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, grundsätzlich mit einem gleichen Bezugszeichen in all den Figuren, in denen sie auftreten, gekennzeichnet. Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren gezeigt sind, sind grundsätzlich aus Gründen der Übersichtlichkeit und Klarheit der Darstellung gewählt und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 zeigt eine Motorantriebsvorrichtung aus dem Stand der Technik;
2 zeigt eine Motorantriebsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt einen Querschnitt der Motorantriebsvorrichtung von 2;
4 und 5 sind Sprengbilder der Motorantriebsvorrichtung von 2;
6 zeigt ein Getriebe und eine PCB der Motorantriebsvorrichtung; und
7 einen Motor und eine PCB der Motorantriebsvorrichtung von 2.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Motorantriebseinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in den 2 bis 7 gezeigt. Die Motorantriebseinheit wird vorzugsweise in einem Fensterhebemechanismus zum Anheben oder Absenken von Fensterscheiben in einem Motorfahrzeug verwendet. Die Motorantriebseinheit umfasst einen Motor 10, ein an dem Motor 10 befestigtes Getriebe 20 und ein an dem Getriebe 20 befestigtes Steuermodul 30. Der Motor 10 ist ein Permanentmagnetgleichstrommotor (englisch: permanent magnet direct current, PMDC), umfassend einen Ständer und einen drehbar an dem Ständer befestigten Läufer. Der Ständer umfasst ein Gehäuse 16 mit einem offenen Ende, Permanentmagnete 18, die an einer inneren Oberfläche des Gehäuses 16 angebracht sind, und eine Endabdeckung 15, die an dem offenen Ende des Gehäuses 16 befestigt ist. Der Läufer umfasst eine Welle 11, einen Läuferkern 12, der an der Welle 11 befestigt ist, um Zähne des Läuferkerns gewickelte Läuferwicklungen, einen an der Welle 11 neben dem Läuferkern 12 befestigten Kommutator und eine Schnecke 13 an einem distalen Bereich der Welle 11, die durch das Getriebe 20 aufgenommen ist. Die Welle wird durch an dem Ständer befestigte Lager drehbar gehalten. Bürsten werden durch die Endabdeckung 15 gehalten und stellen einen Gleitkontakt mit dem Kommutator zum Übertragen von elektrischer Energie auf den Läufer her.
Das Getriebe 20 umfasst ein Getriebegehäuse 26 mit einer dem Motor gegenüberliegenden Öffnung und ein Schneckengetriebe 23, das durch das Getriebegehäuse 26 gehalten wird. Der distale Bereich der Motorwelle 11 erstreckt sich in das Getriebegehäuse 26 durch die Öffnung, um das Schneckengetriebe 23 über die Schnecke anzutreiben. Das Schneckengetriebe 23 hat eine Ausgangswelle, die um eine im Wesentlichen zu der Welle 11 senkrechte Achse dreht.
Das Steuermodul 30 umfasst eine Flachbaugruppe oder Leiterplatte (englisch: printed circuit board, PCB) 31, Hallsensoren 32, die auf der Leiterplatte 31 befestigt sind, einen Verbinder mit an der Leiterplatte 31 befestigten Anschlüssen 35 und eine isolierende Anschlussbasis 33 zum Halten der Anschlüsse 35, ein Gehäuse 36 zum Halten des Verbinders und einen Positionsmagneten 34, der an der Welle 11 zum Drehen damit befestigt ist. Der Positionsmagnet 34 ist ein ringförmiger Permanentmagnet, der an der Welle 11 zwischen der Endabdeckung 15 und der Schnecke 13 befestigt ist. Die Hallsensoren 32 sind neben dem Positionsmagneten 34 zum Erfassen der Drehung des Positionsmagneten 34 angeordnet. Der Verbinder wird zum Übertragen von elektrischer Kraft und Signalen wie beispielsweise den Signalen von den Hallsensoren verwendet. Die Leiterplatte 31 ist an der Öffnung des Getriebegehäuses 26 befestigt und ist teilweise oder vollständig durch das Getriebegehäuse 26 aufgenommen. Die Leiterplatte 31 liegt im Wesentlichen parallel zu der Motorwelle 11 und senkrecht zu der Achse der Ausgangswelle des Schneckengetriebes 23. Vorzugsweise ist die Leiterplatte 31 rechtwinklig oder annähernd L-förmig, ihre längere Kante erstreckt sich senkrecht zu der Welle 11 und ihre kürzere Kante erstreckt sich parallel zu der Welle 11.
Es wird nun Bezug auf die 4 und 6 genommen. Das Getriebegehäuse 26 umfasst ein Paar von Nuten 28, die in der inneren Oberfläche der beiden sich gegenüberliegenden Seitenwände der Öffnung gebildet sind. Die Nute 28 erstrecken sich in eine Richtung parallel zu der Motorwelle 11. Die Leiterplatte 31 ist in das Getriebegehäuse 23 eingeführt, wobei zwei gegenüberliegende Kanten durch die Nute 28 aufgenommen bzw. geführt sind. Vorzugsweise ist die Leiterplatte 31 in einem schwachen Presssitz in den Nuten 28. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Hallsensoren 32 auf der linken Hälfte der Leiterplatte 31 angeordnet, die nahe zu der Welle 11 liegt, und der Verbinder ist auf der rechten Hälfte der Leiterplatte 31 angeordnet. Vorzugsweise erstrecken sich freie Enden der Anschlüsse 35 des Verbinders parallel zu der Leiterplatte 31.
Das Gehäuse 36 des Steuermoduls 30 ist an der Öffnung des Getriebegehäuses 26 befestigt. Die Leiterplatte 31 ist durch das Gehäuse 36 und das Getriebegehäuse 26 gehalten. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, umfasst das Gehäuse 36 einen ersten Bereich 41, der zwischen dem Ständergehäuse 16 und dem Getriebegehäuse 26 gehalten wird, und einen zweiten Bereich 42 benachbart zu dem ersten Bereich 41, der neben dem Ständergehäuse 16 liegt. In dieser Ausführungsform sind das Ständergehäuse 16 und das Getriebegehäuse 26 über Schrauben 24 aneinander befestigt. Der zweite Bereich 42 ist zum Aufnehmen des Verbinders der Leiterplatte 31 zylindrisch. Das Gehäuse 36 hat eine elastische Zunge mit einem Loch 40, während das Getriebegehäuse 26 einen entsprechenden Zahn 27 zum Eingriff mit dem Loch 40 hat, um das Gehäuse 36 an das Getriebegehäuse 26 während des Zusammenbaus anzuklipsen. Das Gehäuse 36 ist zeitweise durch den Eingriff des Loches 40 und des Zahnes 27 an dem Getriebegehäuse 26 befestigt. Alternativ kann der Zahn an dem Gehäuse 36 gebildet sein, und das Loch kann in einem Finger gebildet sein, der sich von dem Getriebegehäuse 26 weg erstreckt.
Ein Dichtelement 39, beispielsweise eine Gummi-O-Ring-Dichtung, ist zwischen dem Gehäuse 36 und dem Getriebegehäuse 26 angeordnet, um einem Zufluss von Wasser durch diese Verbindung Widerstand entgegenzusetzen. Eine Gummibeilagscheibe 37 ist zwischen dem Gehäuse 36 und dem Ständergehäuse 16 angeordnet, um einem Wasserzufluss durch diese Verbindung Widerstand entgegenzusetzen, so dass die Motorantriebsvorrichtung wasserdicht wird.
Ein Paar von festen Kontakten 38 ist an der Leiterplatte 31 vorgesehen. Die Kontakte 38 sind flach und werden durch elastische Motoranschlüsse 44 (siehe 7) gedrückt, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Die flachen Kontakte 38 sind signifikant kleiner als traditionelle innere Verbinder, wie beispielsweise die in 4 gezeigten, so dass die Motorantriebsvorrichtung kompakter ist. Überdies wird der größte Teil der Leiterplatte 31, wie in 6 gezeigt, durch das Getriebegehäuse 26 aufgenommen. Die Abmessungen der Leiterplatte 31 gemessen in der Richtung der Welle 11 sind weniger als die Hälfte der Länge der Welle 11.
In der gezeigten Ausführungsform sind das Schneckengetriebe 23 und der Leiterplatten-Verbinder an einer Seite einer Ebene angeordnet, die die Welle 11 beinhaltet und die parallel zu der Ausgangswelle des Schneckengetriebes 23 ist.
In der Ausführungsform hat die Leiterplatte 31 eine Stufe und ist L-förmig. Die Leiterplatte 31 kann jedoch mehr als eine Stufe oder gar keine Stufen haben.
7 zeigt den Motor 10, wobei das offene Ende des Motorgehäuses 16 durch die Endabdeckung 15 geschlossen gezeigt ist und wobei der distale Bereich der Welle 11 sich durch die Endabdeckung erstreckt und die Schnecke 13 und den Positionsmagneten 34 trägt. Weiter ist die Leiterplatte 31 mit den festen Kontakten 38 gezeigt, die im Begriff sind, in die Richtung des gestrichelten Pfeils bewegt zu werden, um schematisch zu zeigen, wie die Motoranschlüsse 44 mit den festen Kontakten 38 eingreifen, wenn die Leiterplatte zwischen den Motoranschlüssen 44 eingeführt wird.
In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung werden alle Ausdrücke wie „umfassen”, „einschließen”, „beinhalten” und „haben” und ihre Abwandlungen in einem einschließenden Sinne verwendet, um anzugeben, dass ein bezeichnetes Bauteil vorliegt, aber nicht um das Vorhandensein von zusätzlichen Bauteilen auszuschließen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugter Ausführungsformen beschrieben ist, sollte durch die Fachleute erkannt werden, dass verschiedene Abwandlungen möglich sind. Daher wird der Schutzbereich der Erfindung durch Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche bestimmt.
Beispielsweise kann der Positionsmagnet 34 ein Stück eines Magneten statt eines Ringmagneten oder mehrere Stücke von Magneten sein, die in einem Ring angeordnet sind. Das Gehäuse 36 und die Endabdeckung 15 können als ein Stück ausgebildet sein, um so die Notwendigkeit der Gummibeilagscheibe 37 zu eliminieren. Während der Ausdruck „Gummi” zum Beschreiben der Gummibeilagscheibe und der O-Ring-Dichtung verwendet worden ist, kann „Gummi” durch andere geeignete Materialien wie beispielsweise synthetisches Gummi, Silikongummi und andere elastische Materialien ersetzt werden.

Claims

Motorantriebsvorrichtung, umfassend einen Motor (10), ein an dem Motor befestigtes Getriebe (20) und ein Steuermodul (30); wobei das Getriebe (20) ein Getriebegehäuse (26) umfasst, das eine dem Motor (10) gegenüber liegende Öffnung hat; wobei der Motor (10) eine Welle umfasst, die sich durch die Öffnung in das Getriebegehäuse (26) erstreckt, um ein Schneckengetriebe (23) des Getriebes anzutreiben; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (30) eine an dem Getriebe befestigte Leiterplatte (31) umfasst, wobei der größte Teil der Leiterplatte in der Öffnung untergebracht ist, wobei die Leiterplatte sich in einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen parallel zu der Welle ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei feste Kontakte (38) an der Leiterplatte (31) gebildet und elektrisch mit elastischen Motoranschlüssen verbunden sind, die die Leiterplatte erfassen.
Motorantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Steuermodul (30) einen an der Welle befestigten Positionsmagneten (34) und Hallsensoren (32) umfasst, die an der Leiterplatte zum Erfassen einer Drehung der Welle (11) befestigt sind.
Motorantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Leiterplatte (31) im Wesentlichen rechtwinklig ist.
Motorantriebseinheit nach Anspruch 2, wobei eine Kante der Leiterplatte (31) wenigstens eine Stufe hat und aufgrund der wenigstens einen Stufe eine variable Breite hat, und wobei die Hallsensoren an einem Bereich entsprechend einer schmaleren Breite an der Leiterplatte befestigt sind.
Motorantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine sich axial erstreckende Nut (28) in jeder der beiden gegenüber liegenden Seitenwände der Öffnung gebildet ist, und wobei die Leiterplatte (31) über die Nute (28) an dem Getriebegehäuse befestigt ist.
Motorantriebseinheit nach Anspruch 6, wobei die Leiterplatte (31) in einem Presssitz in den Nuten (28) sitzt.
Motorantriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Steuermodul (30) ein Gehäuse (36) umfasst, das an der Öffnung des Getriebegehäuses (26) befestigt ist, und wobei die Leiterplatte (31) durch das Gehäuse (36) an dem Getriebegehäuse (26) gehalten ist.
Motorantriebseinheit nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse (36) einen ersten Bereich (41), der zwischen dem Motorgehäuse (16) und dem Getriebegehäuse (26) angeordnet ist, und einen integral gebildeten zweiten Bereich (42) umfasst, der an einer Seite des Motorgehäuses (16) zur Aufnahme von Anschlüssen (35) der Leiterplatte (31) angeordnet ist.
Motorantriebseinheit nach Anspruch 9, wobei das Schneckengetriebe (23) und die Anschlüsse (35) an einer Seite einer Ebene angeordnet sind, die die Welle (11) enthält, und die parallel zu einer Achse der Drehung des Schneckengetriebes (23) ist.