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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung, umfassend ein erstes Gehäuseteil mit einer Achse, das mit einem feststehenden Basisteil oder mit einem bewegbaren Bauteil verbindbar ist, ein zum ersten Gehäuseteil im Wesentlichen koaxial angeordnetes zweites Gehäuseteil, das mit dem jeweils anderen Teil, d. h. dem bewegbaren Bauteil oder dem feststehenden Basisteil, verbindbar ist und das am ersten Gehäuseteil mittelbar oder unmittelbar in Achsrichtung relativ zu diesem verlagerbar geführt ist, und eine in dem ersten Gehäuseteil aufgenommene Antriebseinheit mit einer Motorbaugruppe zur Herbeiführung einer Relativverlagerungsbewegung von erstem Gehäuseteils und zweitem Gehäuseteil, wobei die Motorbaugruppe einen Rotor mit einer Rotorwelle, zwei Lagerelemente zur Lagerung der beiden Enden der Rotorwelle und zwei an den Lagerelementen gehaltene Permanentmagnetschalen aufweist.
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Derartige Antriebseinrichtungen sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise zum Schließen und Öffnen von Motorhauben, Heckklappen, Kofferraumdeckeln, Türen und dergleichen schwenkbaren Elementen eingesetzt. Eine gattungsgemäße Antriebseinrichtung ist beispielsweise in der
DE 10 2007 054 448 B3 der Anmelderin offenbart. Die Antriebseinheit derartiger Antriebseinrichtungen verfügt üblicherweise neben der Motorbaugruppe auch noch über eine Getriebebaugruppe, welche die Drehbewegung des Rotors der Motorbaugruppe untersetzt und an eine Stellbaugruppe der Antriebseinrichtung, beispielsweise einen Spindeltrieb, weiterleitet, der hieraus die Relativverlagerungsbewegung von erstem Gehäuseteil und zweitem Gehäuseteil ableitet. Die beiden Gehäuseteile können dabei beispielsweise und können auch erfindungsgemäß rohrförmig ausgebildet sein, vorzugsweise als hohle Kreiszylinder.
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Auf diesem technischen Gebiet besteht stets Bedarf nach einer Reduzierung der Herstellungskosten, einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit und einer Reduzierung der Länge der Antriebseinheit. Der Wunsch nach einer Reduzierung der Länge der Antriebseinheit rührt dabei davon her, dass die Verstelllänge der Antriebseinrichtung, d. h. die Differenz zwischen ihren Längen im vollständig ausgefahrenen Zustand und im vollständig verkürzten Zustand, bei vorgegebener Einbaulänge der Antriebseinrichtung im vollständig verkürzten Zustand von der zum Verlängern nicht nutzbaren Baulänge der Antriebseinheit abhängt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Antriebseinrichtung der gattungsgemäßen Art in dieser Hinsicht zu verbessern.
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Nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Antriebseinrichtung der gattungsgemäßen Art gelöst, bei welcher die von dem Rotor, den beiden Lagerelementen und den beiden Permanentmagnetschalen gebildete Einheit unmittelbar in dem ersten Gehäuseteil aufgenommen ist, und dass das erste Gehäuseteil zumindest in einem der Motorbaugruppe zugeordneten Längenabschnitt aus einem magnetisierbaren Material, vorzugsweise Stahl, gefertigt ist. Der Ausdruck „unmittelbar aufgenommen” bedeutet dabei im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass die Motorbaugruppe selbst frei von die beiden Permanentschalen magnetisch verbindenden Jochelementen ist. Die Funktion des magnetischen Rückschlusses wird erfindungsgemäß durch das zumindest in dem der Motorbaugruppe zugeordneten Längenabschnitt aus einem magnetisierbaren Material gefertigte erste Gehäuseteil übernommen. Dier Motorbaugruppe als solche bildet also keinen funktionstüchtigen Elektromotor. Dieser entsteht erst durch die Aufnahme der Motorbaugruppe in dem ersten Gehäuseteil.
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Durch den Wegfall des für den magnetischen Rückschluss verantwortlichen Poltopfs der bislang als funktionsfähige Gesamteinheit verbauten Elektromotoren wird bei – im Vergleich zu den Antriebseinrichtungen des Standes der Technik – gleichem Außendurchmesser radialer Bauraum eingespart, der für die Permanentmagnetschalen genutzt werden kann. Diese können daher bei gleicher Baulänge des Elektromotors ein größeres Volumen einnehmen. Dies wiederum ermöglicht es, sie ohne Verlust an Nenndrehmoment des Elektromotors aus einem kostengünstigeren Magnetmaterial geringerer Magnetfeldenergiedichte herzustellen, sie beispielsweise als Ferritmagneten auszubilden. Sind die Permanentmagnetschalen hingegen aus einem Hochleistungsmagnetmaterial gefertigt, d. h. einem Material hoher Magnetfeldenergiedichte, sind sie also beispielsweise wie die Permanentmagnetschalen der herkömmlichen Antriebseinrichtungen als Neodymmagneten ausgebildet, so kann die radiale Bauraumvergrößerung zur Bereitstellung eines höheren Nenndrehmoments oder/und zur Einsparung von Baulänge genutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Antriebseinrichtung mit einem geringeren Durchmesser auszubilden.
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Die erfindungsgemäße Bauweise der Antriebseinrichtung hat aber noch einen weiteren Vorteil: Wie erwähnt wurden die Elektromotoren bislang als funktionsfähige Gesamteinheit verbaut. Sie wurden aber nicht nur als funktionsfähige Gesamteinheit verbaut, sondern auch von einem Zulieferunternehmen als funktionsfähige Gesamteinheit bezogen. Dies bedingte, dass die Elektromotoren von dem Zulieferunternehmen auf ihre Funktionstüchtigkeit getestet wurden, was sich selbstverständlich im Preis der Elektromotoren niederschlug. Nach der fertigen Montage der Antriebseinrichtungen wurden diese aber dann nochmals auf ihre Funktionstüchtigkeit getestet, nämlich zusammen mit den anderen Baugruppen als fertig montierte Antriebseinrichtung. Da die Elektromotoren erfindungsgemäß nunmehr erst nach der fertigen Montage der Antriebseinrichtungen funktionsfähig sind, nämlich nach dem Einführen in das erste Gehäuseteil, entfällt das erstgenannte Testen der Elektromotoren als solche. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung aus.
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Um die korrekte Positionierung der Permanentmagnetschalen in Umfangsrichtung um die Rotorwelle in einfacher Weise sicherstellen zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass wenigstens eines der Lagerelemente wenigstens einen axialen Ansatz aufweist, der zwischen die Permanentmagnetschalen hineinragt. Vorteilhafterweise sind zwei derartige axiale Ansätze vorgesehen, die einander in Umfangsrichtung diametral gegenüber liegen. Ferner können vorzugsweise beide Lagerelemente ein oder zwei derartige axiale Ansätze aufweisen.
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Um verhindern zu können, dass die Permanentmagnetschalen dann, wenn der Rotor, die Lagerelemente und die Permanentmagnetschalen der Motorbaugruppe zu einer Montageeinheit zusammengefügt worden sind, wieder von dieser Montageeinheit abfallen, wird ferner vorgeschlagen, dass wenigstens ein Lagerelement wenigstens einen Haltevorsprung für wenigstens eine der Permanentmagnetschalen, vorzugsweise beide Permanentmagnetschalen, aufweist, wobei der wenigstens eine Haltevorsprung mit der ihm zugeordneten Permanentmagnetschale vorzugsweise zumindest in radialer Richtung formschlüssig zusammenwirkt. Der wenigstens eine Haltevorsprung kann beispielsweise seitlich an dem wenigstens einen axialen Ansatz angeformt sein. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das wenigstens eine Lagerelement stirnseitig wenigstens einen Haltevorsprung für wenigstens eine der Permanentmagnetschalen, vorzugsweise beide Permanentmagnetschalen, aufweist. Ferner kann der wenigstens eine Haltevorsprung beispielsweise stufen- oder keilförmig ausgebildet sein.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann bei einer gattungsgemäßen Antriebseinrichtung, bei welcher die Antriebseinheit ferner eine Getriebebaugruppe aufweist, welche mit der Abtriebsseite der Motorbaugruppe verbunden ist, wobei von einer Drehbewegung der Ausgangswelle der Getriebebaugruppe die Relativverlagerungsbewegung des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils abgeleitet wird, vorgesehen sein, dass das der Getriebebaugruppe nächstgelegene Lagerelement der Motorbaugruppe gleichzeitig den Gehäusedeckel der Getriebebaugruppe bildet. Hierdurch kann zum einen ein Bauteil eingespart werden, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung auswirkt. Zum anderen kann durch den Wegfall des einen Bauteils die Antriebseinheit aber auch kürzer ausgebildet werden, was eine Verlängerung des Stellwegs der Antriebseinheit ermöglicht. Da somit auch hierdurch die eingangs angeführte erfindungsgemäße Aufgabe gelöst wird, wird auch für den zweiten Gesichtspunkt der Erfindung unabhängiger Schutz angestrebt.
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Zur Erleichterung des Zusammenfügens der Komponenten der von Motorbaugruppe und Getriebebaugruppe gebildeten Montageinheit wird in Weiterbildung des zweiten Gesichtspunkts der Erfindung vorgeschlagen, dass der Innendurchmesser einer zur Durchführung der Rotorwelle dienenden zentralen Öffnung des der Getriebebaugruppe nächstgelegenen Lagerelements der Motorbaugruppe zumindest gleich groß bemessen ist wie der Außendurchmesser des Eingangsritzels der Getriebebaugruppe. Beispielsweise kann als erster Montageschritt das Eingangsritzel der Getriebebaugruppe auf das abtriebsseitige Ende der Rotorwelle montiert, beispielsweise aufgepresst, werden. Anschließend können die Komponenten der Motorbaugruppe zusammengefügt werden, wobei das Eingangsritzel der Getriebeeinheit durch die entsprechend bemessene zentrale Öffnung des der Getriebebaugruppe nächstgelegenen Lagerelements hindurchgeführt wird. Sind dann auch noch die Komponenten der Getriebebaugruppe, mit Ausnahme von deren Eingangsritzel und Gehäusedeckel, zusammengesetzt worden, kann in einem letzten Montageschritt die fertig montierte Motorbaugruppe quasi als Gehäusedeckel der Getriebebaugruppe auf diese aufgesetzt werden.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck „zumindest gleich groß bemessen” jedwede Ausführungsvariante umfasst, die das Hindurchführen des Eingangstitzels der Getriebebaugruppe durch die zentrale Öffnung des Lagerelement erlaubt. D. h. von diesem Ausdruck sollen insbesondere auch Ausführungen umfasst sein, die ein lediglich kurzeitiges Aufweiten der zentralen Öffnung zum Zwecke des Hindurchführens des Eingangsritzels ermöglichen.
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Ein Problem, mit dem man bei Antriebseinrichtungen der gattungsgemäßen Art grundsätzlich zu kämpfen hat, ist die Geräuschentwicklung, die im Betrieb von Vibrationen der Antriebseinheit herrührt, beispielsweise weil die Motorbaugruppe und/oder die Getriebebaugruppe vibrationsbedingt gegen das erste Gehäuseteil schlagen. Zur Lösung dieses Problems wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass wenigstens einem Lagerelement oder/und der Getriebebaugruppe an ihrem von der Motorbaugruppe entfernten Ende ein Dämpfungselement zugeordnet ist. Dabei kann wenigstens ein Dämpfungselement in einer Umfangsnut aufgenommen sein. Dämpfungselemente, welche die von Motorbaugruppe und Getriebebaugruppe gebildete Montageinheit in radialer Richtung umgeben, sparen axialen Bauraum. Gleichzeitig kann der durch das Vorsehen der Dämpfungselemente entstehende und für die Minderung der Geräuschentwicklung wichtige Spalt zwischen Motorbaugruppe und Getriebebaugruppe einerseits und erstem Gehäuseteil andererseits so klein bemessen werden, dass er sich lediglich in einem tolerierbaren Maß auf das Nenndrehmoment des Elektromotors auswirkt.
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Das Dämpfungselement bzw. die Dämpfungselemente können beispielsweise in Form eines O-Ring ausgebildet sein, der vorzugsweise aus einem gummielastischen Material gefertigt ist. Es ist jedoch auch möglich, wenigstens ein Dämpfungselement scheibenförmig oder topfförmig auszubilden. Im Hinblick auf die Reduzierung der Gesamtzahl der Komponenten der Antriebseinheit ist es ferner vorteilhaft, wenn derartige Dämpfungselemente nur an dem von der Getriebebaugruppe entfernt angeordneten Lagerelement und dem von der Motorbaugruppe entfernten Ende der Getriebebaugruppe vorgesehen sind.
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In Weiterbildung der Erfindung kann wenigstens eines der Dämpfungselemente, die an dem von der Getriebebaugruppe entfernt angeordneten Lagerelement und dem von der Motorbaugruppe entfernten Ende der Getriebebaugruppe vorgesehen sind, zur Drehmomentabstützung der Motorbaugruppe oder/und der Getriebebaugruppe am ersten Gehäuseteil genutzt werden. Hierzu kann das jeweilige Dämpfungselement beispielsweise sowohl mit der Motorbaugruppe bzw. der Getriebebaugruppe als auch mit dem ersten Gehäuseteil formschlüssig in Eingriff stehen.
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Wie dies an sich bekannt ist, kann auch die Motorbaugruppe der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung ferner eine Sensoreinheit umfassen mit einer rotorfesten Sensoruntereinheit und einer statorfesten Sensoruntereinheit. Diese Sensoreinheit dient zur Erfassung des Drehsinns des Rotors oder/und zur Erfassung der jeweiligen Drehstellung des Rotors oder/und zur Erfassung der Anzahl der bereits ausgeführten Umdrehungen des Rotors. Die Sensoreinheit kann beispielsweise wenigstens einen Hallmagneten und wenigstens eine Hallsonde umfassen. Dabei können beide Teile, Hallmagnet und Hallsonde, sowohl als rotorfeste Sensoruntereinheit als auch als statorfeste Sensoruntereinheit eingesetzt werden. Vorteilhafterweise wird jedoch der Hallmagnet als rotorfeste Sensoruntereinheit und der Hallsensor als statorfeste Sensoruntereinheit eingesetzt.
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Grundsätzlich kann die Sensoreinheit an dem von der Getriebebaugruppe abgewandten Ende der Motorbaugruppe angeordnet sein, wie dies beispielsweise bei der herkömmlichen Antriebseinrichtung der Fall ist.
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Um die Führung und Zugentlastung der zur Sensoreinheit führenden elektrischen Leitungen erleichtern zu können, kann die Sensoreinheit aber auch zwischen der Motorbaugruppe und der Getriebebaugruppe angeordnet sein. Hierdurch können nämlich Abschnitte, in denen die Leitungen umgelenkt bzw. zur Bereitstellung der Zugentlastung gefasst werden müssen, von den gelöteten Kontaktstellen entfernt angeordnet werden. Die elektrischen Leitungen können in diesem Fall beispielsweise in dem Spalt zwischen den Permanentmagnetschalen erfolgen, so dass kein zusätzlicher radialer Bauraum erforderlich ist. Vorteilhaft ist in diesem Fall jedoch das Vorsehen einer Trennschale in diesem Spalt, die beispielsweise mit einem oder beiden Lagerelementen einstückig ausgebildet sein kann, um einen Kontakt zwischen dem Rotor und den elektrischen Leitungen zu verhindern. Da diese Anordnung der Sensoreinheit aus dem Stand der Technik ebenfalls nicht bekannt ist, wird für sie gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ebenfalls unabhängiger Schutz angestrebt.
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Unabhängig davon, an welchem Ende der Motorbaugruppe die Sensoreinheit angeordnet ist, ist es vorteilhaft, wenn die statorfeste Sensoruntereinheit radial außerhalb der rotorfesten Sensoruntereinheit oder/und in einer axialen Ausnehmung eines der Lagerelemente angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann nämlich axialer Bauraum eingespart werden, der herkömmlich für die Anordnung der statorfesten Sensoruntereinheit erforderlich war. Dies kann dazu genutzt werden, um die Baulänge der Antriebseinheit zu reduzieren.
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Zu ergänzen ist in diesem Zusammenhang ferner, dass die elektrischen Anschlussleitungen für die Motorbaugruppe an deren der Getriebebaugruppe zugewandtem Ende in die Motorbaugruppe eingeführt sein können. Ferner können die elektrischen Anschlussleitungen zur Motorbaugruppe, und gegebenfalls zur Sensoreinheit, von der Antriebseinrichtung in axialer Richtung weggeführt sind. Alternativ ist es jedoch auch möglich, sie in radialer Richtung von der Antriebseinrichtung wegzuführen.
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Nachzutragen ist noch, dass die Materialien, aus denen die Komponenten der Getriebebaugruppe gebildet sind, ganz allgemein aus der die Materialien Metall, vorzugsweise Stahl oder Messing, Polyamid (PA) und Polyoxymethylen (POM) umfassenden Gruppe ausgewählt sein können. Vorzugsweise kann das eingangsseitige Ritzel aus Metall, beispielsweise Stahl oder Messing, oder Polyoxymethylen, gebildet sein, können die Planetenräder aus Polyamid gebildet sein und kann das Hohlrad aus Polyoxymethylen gebildet sein. Bei einem zweistufigen Planetengetriebe kann das Eingangsritzel der zweiten Stufe aus Polyoxymethylen gebildet sein, können die Planetenräder der zweiten Stufe aus Polyamid gefertigt sein, und kann das Hohlrad der zweiten Stufe und das mit diesem vorzugsweise einstückig verbundene Ausgangsritzel aus Polyoxymethylen gefertigt sein.
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Nachzutragen ist ferner, dass das erste Gehäuseteil vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, gebildet sein kann oder aus von elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise Kohlefasern, durchsetztem Kunststoff.
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Ferner kann wenigstens eines der Lagerelemente der Motorbaugruppe aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt sein, wobei die Verstärkungsfasern vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind, beispielsweise Glasfasern sind.
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Nachzutragen ist außerdem, dass das erste Gehäuseteil an seinem vom zweiten Gehäuseteil entfernten Ende durch ein Bodenstück verschlossen sein kann, wobei an dem Bodenstück ein Anschlusselement vorgesehen sein kann, das zum Verbinden mit dem feststehenden Basisteil oder mit dem bewegbaren Bauteil dient. Das Anschlusselement kann mit dem Bodenstück beispielsweise verschraubt sein.
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Das Bodenstück kann beispielsweise mittels Schrauben an dem ersten Gehäuseteil befestigt sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Bodenstück mittels Knaggen oder einer Sicke an dem ersten Gehäuseteil zu befestigen. Eine besonders montagefreundliche Alternative kann schließlich darin bestehen, das Bodenstück durch Umbördeln oder Rollschließen des vom zweiten Gehäuseteil entfernten Endes des ersten Gehäuseteils auszubilden.
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Nachzutragen ist schließlich auch noch, dass die Antriebseinrichtung in einer Ausbauvariante, die lediglich die Motorbaugruppe (einschließlich Sensoreinheit), die Getriebebaugruppe und die Stellbaugruppe umfasst, in ihrem vollständig verkürzten Zustand eine Länge von zwischen etwa 250 mm und etwa 480 mm aufweist, vorzugsweise eine Länge von zwischen 300 mm und 420 mm, und in ihrem vollständig ausgefahrenen Zustand eine Länge von zwischen etwa 350 mm und etwa 700 mm aufweist, vorzugsweise eine Länge von zwischen 390 mm und 640 mm. Es gibt aber auch Ausbauvarianten, die weitere Funktionsbaugruppen enthalten, beispielsweise eine Überlastkupplung, die die Antriebseinrichtung bzw. das Fahrzeug durch eine Drehmomentbegrenzung vor Beschädigung schützt, und/oder eine Bremse zur Vergrößerung der System-Hysterese der Antriebseinrichtung, insbesondere der Stellbaugruppe. Diese Ausbauvarianten bauen aufgrund der zusätzlichen Baugruppen um bis zu 30 mm, vorzugsweise um bis zu 25 mm, länger.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:
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1 eine perspektivische Ansicht des Hecks eines mit erfindungsgemäßen Antriebseinrichtungen ausgerüsteten Fahrzeugs;
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2 einen Längsschnitt eines Teils einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
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3 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 2, allerdings bei abgenommenem ersten Gehäuseteil;
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4 eine Ansicht ähnlich 2 einer Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform;
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5 eine Ansicht ähnlich 2 einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
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6 eine Ansicht ähnlich 3 der zweiten Ausführungform; und
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7 eine Ansicht ähnlich 2 einer Ausführungsvariante der zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist das Heck eines Fahrzeugs 10 dargestellt. Eine an dem Fahrzeug 10 um eine Querachse Q schwenkbar angelenkte Heckklappe 12 des Fahrzeugs 10 ist in ihrem geöffneten Zustand gezeigt und gibt so den Blick auf zwei Antriebseinrichtungen 18 und 20 frei. Die Antriebseinrichtung 18 kann beispielsweise von einer Gasfeder gebildet sein, während die Antriebseinrichtung 20 eine zwischen einem verkürzten Zustand und einem verlängerten Zustand motorisch verstellbare Antriebseinrichtung ist, wie sie Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist.
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Insbesondere die Antriebseinrichtung 20 ist dazu vorgesehen, die Heckklappe 12 zwischen einem geschlossenen Zustand und dem in 1 dargestellten, geöffneten Zustand zu verstellen, wobei die Heckklappe 12 gewünschtenfalls auch Zwischenpositionen zwischen diesen beiden Stellungen einnehmen kann. Die Antriebseinrichtung 20 umfasst hierzu ein erstes Gehäuseteil 22, das über ein Anschlussteil 24 an der Heckklappe 12 angelenkt ist, und ein in dem ersten Gehäuseteil 22 teleskopisch geführtes zweites Gehäuseteil 26, das über ein Anschlussteil 28 an der Karosserie 14 des Fahrzeugs 10 angelenkt ist. Im Sinne der Ansprüche bildet die Heckklappe 12 das bewegbare Bauteil und die Karosserie 14 das feststehende Basisteil.
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In 2 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung 20 im Detail dargestellt. Da sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit der Ausbildung der Motorbaugruppe 30, aber auch mit der Ausbildung der Getriebebaugruppe 32 der Antriebseinrichtung 20 befasst, und diese beiden Baugruppen in dem ersten Gehäuseteil 22 aufgenommen sind, ist in 2 nur dieser Teil der Antriebseinrichtung 20 dargestellt.
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Man erkennt in 2 den als Anker der Motorbaugruppe 30 ausgebildeten Rotor 34, dessen Rotorwelle 36 in zwei Lagerelementen 38 und 40 drehbar gelagert ist, und zwar über Drehlager 36a und 36b, die in zugehörigen Ausnehmungen 38a und 40a der Lagerelemente 38, 40 aufgenommen sind. Die Lagerelemente 38 und 40 dienen ferner zum Haltern der beiden Permanentmagnetschalen 42 und 44 der Motorbaugruppe 30. Die Permanenmagnetschalen 42, 44 sind hierzu mit axialen Vorsprüngen 42a, 44a ausgebildet, die in Ausnehmungen 38b bzw. 40b der Lagerelemente 38, 40 eingreifen. Die Ausnehmungen 38b, 40b haltern die Permanentmagnetschalen 42, 44 dabei auch in radialer Richtung, so dass der Rotor 34, die Lagerelemente 38 und 40 und die beiden Permanentmagnetschalen 42 und 44 eine vormontierte Motorbaugruppe 30 bilden. Diese Motorbaugruppe 30 bildet aber erst dann einen funktionsfähigen Elektromotor, wenn sie in dem, beispielsweise als Stahlrohr gefertigte, erste Gehäuseteil 22 angeordnet ist, das erfindungsgemäß die Funktion des magnetischen Rückschlussteils übernimmt.
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Um insbesondere bei vibrationsanfälligen Anwendungen der Entwicklung von Geräuschen vorbeugen zu können, die dadurch entstehen, dass die Motorbaugruppe 30 innen gegen das erste Gehäuseteil 22 schlägt, ist beiden Lagerelementen 38 und 40 jeweils ein Dämpfungselement 46 bzw. 48 zugeordnet. Das Dämpfungselement 46, das dem dem Anschlussteil 24 nächstgelegenen Lagerelement 38 zugeordnet ist, ist als Scheibe ausgebildet, die vorzugsweise aus einem gummielastischen Material, beispielsweise Gummi, gefertigt ist und sich stirnseitig gegen das Lagerelement 38 anlegt. Demgegenüber ist das dem anderen Lagerelement 40 zugeordnete Dämpfungselement 48 als O-Ring ausgebildet, der in eine Umfangsnut 40c des Lagerelements 40 eingelegt ist. Auch der O-Ring 48 ist vorzugsweise aus einem gummielastischen Material, beispielsweise Gummi, gefertigt. Ferner sind der Außendurchmesser der Lagerelemente 38, 40 und der Permanentmagnetschalen 42, 44 im montierten Zustand der Motorbaugruppe 30 und der Innendurchmesser des ersten Gehäuseteils 22 derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen der Motorbaugruppe 30 und dem ersten Gehäuseteil 22 ein Luftspalt 50 einer vorbestimmten Größe verbleibt. Die Dämpfungselemente 46, 48 lassen somit eine gewisse Bewegung der Motorbaugruppe 30 in dem ersten Gehäuseteil 22 zu, ohne dass es zu einem geräuschentwickelnden Kontakt der beiden kommt und dämpfen zugleich diese Relativbewegung.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Einbußen an Nenndrehmoment, die der Elektromotor durch diesen Luftspalt erleidet, ein tolerierbares Maß nicht übersteigen. Gleichwohl sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Motorbaugruppe 30 mit enger Toleranz in das erste Gehäuseteil 22' eingesetzt ist, so dass zwischen beiden kein entsprechender Luftspalt vorhanden ist. Eine derart modifizierte Ausführungsform ist in 4 dargestellt. Sie eignet sich beispielsweise für wenig vibrationsanfällige Anwendungen und verfügt bei ansonsten gleichen Abmessungen über ein höheres Nenndrehmoment.
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Zu erwähnen ist im Zusammenhang mit der Motorbaugruppe 30 ferner, dass in dem dem Anschlussteil 24 nächstgelegenen Lagerelement 38 auch die Bürsten-Kommutator-Anordnung 52 aufgenommen ist und erforderlichenfalls zudem eine Entstörungsanordnung 54 vorgesehen sein kann.
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Zu erwähnen ist ferner, dass der Motorbaugruppe 30 zur Erfassung des Drehsinns des Rotors 34 oder/und zur Erfassung der jeweiligen Drehstellung des Rotors 34 oder/und zur Erfassung der Anzahl der bereits ausgeführten Umdrehungen des Rotors 34 jeweils relativ zum ersten Gehäuseteil 22 eine Sensoreinheit 56 zugeordnet sein kann mit einer rotorfesten Sensoruntereinheit 58, die beispielsweise von einem Hallmagneten gebildet ist, und einer statorfesten Sensoruntereinheit 60, die beispielsweise von einer Hallplatine mit wenigstens einer Hallsonde gebildet ist. Wie in 2 dargestellt ist, kann die statorfeste Sensoruntereinheit 60 mittels eines Ansatzes 60a in einer Ausnehmung 62a eines Gehäusedeckels 62 zentriert sein.
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In 2 erkennt man ferner einen Leitungssatz 64, der nicht nur die Leitungen zur Sensoreinheit 56, sondern auch die Versorgungsleitungen für die Motorbaugruppe 30 beinhaltet.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft das Zusammenwirken von Motorbaugruppe 30 und Getriebebaugruppe 32. Wie man aus 2 ersieht, umfasst die Getriebebaugruppe 32 ein Gehäuse 66, in dem die Komponenten eines zweistufigen Planetengetriebes aufgenommen sind, nämlich das Sonnenrad bzw. Eingangsritzel 68 der ersten Stufe, die Planetenräder 70 der ersten Stufe, der Planetenträger 72 der ersten Stufe, der mit dem Sonnenrad bzw. Eingangsritzel 74 der zweiten Stufe einstückig ausgebildet ist, die Planetenräder 76 der zweiten Stufe und der Planetenträger 78 der zweiten Stufe, der mit dem Ausgangsritzel 80 der Getriebebaugruppe einstückig ausgebildet ist. Das Gehäuse 66 bildet zudem die Hohlräder beider Stufen der Getriebebaugruppe 32. Erfindungsgemäß verfügt die Getriebebaugruppe 32 jedoch nicht über einen gesonderten Gehäusedeckel. Diese Funktion wird vielmehr von dem vom Anschlussstück 24 entfernten Lagerelement 40 der Motorbaugruppe 30 mit übernommen.
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Nach der Vormontage der Motorbaugruppe 30 kann als nächstes die Getriebebaugruppe 32 vormontiert werden, wobei der letzte Montageschritt in dem Aufsetzen der Motorbaugruppe 30 als Gehäusedeckel auf die Getriebebaugruppe 32 besteht. Die Motorbaugruppe 30 und die Getriebebaugruppe 32 bilden in diesem Zustand zusammen eine Antriebseinheit 82 der Antriebseinrichtung 20.
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Um das Zusammenfügen von Motorbaugruppe 30 und Getriebebaugruppe 32 erleichtern zu können, kann das Eingangsritzel 68 der Getriebebaugruppe 32 in einem ersten Schritt der Montage der Motorbaugruppe 30 auf der Welle 36 des Rotors 34 befestigt werden. Um später das Lagerelement 40 auf die Rotowelle 36 aufsetzen zu können, muss allerdings der Innendurchmesser der Ausnehmung 40a geringfügig größer bemessen sein als der Außendurchmesser des Eingangsritzels 68.
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Grundsätzlich ist es denkbar, auch der Getriebebaugruppe 32 ein gesondertes Dämpfungselement zuzuordnen, beispielsweise an deren von der Motorbaugruppe 30 entferntem Ende, wie dies in 2 bei 84 grobschematisch angedeutet ist. Dieses Dämpfungselement 84 kann gemäß einer ersten Ausführungsform scheiben- bzw. topfförmig ausgbildet sein. Es ist jedoch auch möglich, es als O-Ring auszubilden, der in einer Umfangsnut des Getriebegehäuses 66 aufgenommen ist. Bevorzugt kommt für das Dämpfungselement 84 wiederum ein gummielastisches Material zu Einsatz, beispielsweise Gummi. Gewünschtenfalls kann dann, wenn man das Dämpfungselement 84 vorsieht, das Dämpfungselement 48 entfallen.
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Nachzutragen ist noch, dass sich in Abtriebsrichtung an die Gewindebaugruppe 32 eine Stellbaugruppe 86 der Antriebseinrichtung 20 anschließt, die beispielsweise von einem an sich bekannten und in 2 daher lediglich gestrichelt angedeuteten Spindeltrieb gebildet sein kann. Die Stellbaugruppe 86 greift die durch die Getriebebaugruppe 32 untersetzte Drehbewegung des Rotors 34 der Motorbaugruppe 30 vom Ausgangsritzel 80 der Getriebebaugruppe 32 ab und leitet hieraus die Relativverlagerungsbewegung von erstem Gehäuseteil 22 und zweitem Gehäuseteil 24 ab.
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In der Darstellung der 3 erkennt man, dass die Lagerelemente 38 und 40 axiale Vorsprünge 38c und 40d aufweisen, die sich zwischen die Permanentmagnetschalen 42, 44 hineinerstrecken und diese in Umfangsrichtung voneinander beabstandet in ihrer jeweiligen Betriebsstellung halten.
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In den 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung dargestellt, die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 2 und 3 entspricht. Analoge Teile sind daher mit den gleichen Bezugzeichen versehen wie in den 2 und 3, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird die Antriebseinrichtung 120 gemäß 5 und 6 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Antriebseinrichtung 20 der 2 und 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
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Die Antriebseinrichtung 120 gemäß 5 und 6 unterscheidet sich von der Antriebseinrichtung 20 der 2 und 3 zum einen dadurch, dass die Sensoreinheit 156 mit der rotorfesten Sensoruntereinheit 158 und der statorfesten Sensoruntereinheit 160 zwischen der Motorbaugruppe 130 und der Getriebebaugruppe 132 angeordnet ist. Hierdurch kann die Antriebseinheit 182 zwar nicht notwendigerweise kürzer ausgebildet werden, jedoch erleichtert es die Anordnung der Leitungen im Inneren der Antriebseinrichtung 120:
Wie man in 2 erkennt, steht für die Leitungen, die von Lötstellen auf der Platine der statorfesten Sensoruntereinheit 60 ausgehen nur wenig Bauraum zur Verfügung, um sie einerseits in die gewünschte Richtung umlenken und für sie andererseits die erforderliche Zugentlastung bereitstellen zu können. Dieses Prolem stellt sich umso mehr, als das Lotmaterial die Leitungsdrähte beim Festlöten der Leitungen an der Platine nicht nur an der Lötstelle benetzt, sondern aufgrund die Drähte von Kapillarkräften über eine gewisse Distanz von der Lötstelle weg benetzt. Nach dem Erkalten versteift dieses Lotmaterial die Drähte, was sie nicht nur weniger flexibel, sondern auch bruchanfälliger macht.
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Dieses Problem tritt bei der Ausführungsform der 5 und 6 nicht auf, da die Leitungen über eine größere Weglänge in der Antriebseinrichtung 120 geführt sind. Daher kann ausreichend Abstand von den Lötstellen gehalten werden, bevor die Leitungen in die gewünschte Richtung umgelenkt werden. Ferner steht ausreichend Leitungslänge zur Verfügung, um für die geforderte Zugentlastung zu sorgen.
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Zudem braucht für die zusätzlichen Leitungsabschnitte, die innerhalb des ersten Gehäuseteils 122 verlaufen kein zusätzlicher radialer Bauraum vorgesehen zu werden. Die Leitungen können in einfacher Weise dort verlegt werden, wo die axialen Vorsprünge 138c und 140d der Lagerelemente 138 und 140 zwischen die Permanentmagnetschalen 142, 144 hineinragen (siehe auch 6). Die axialen Vorsprünge 138c und 140d verfügen dort nicht über die gleiche radiale Dicke wie die Permanentmagnetschalen 142, 144, sondern stellen lediglich eine Schutzabdeckung bereit, die sicherstellt, dass die Leitungen nicht mit dem Rotor 134 in Kontakt treten können. Hierzu erstrecken sie sich vorteilhafterweise so weit zwischen die Permanentmagnetschalen 142, 144 hinein, dass sie stirnseitig nahezu aneinander anliegen.
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Die Antriebseinrichtung 120 gemäß 5 und 6 unterscheidet sich von der Antriebseinrichtung 20 der 2 und 3 zum anderen aber auch dadurch, dass der Rotor 134 umgekehrt orientiert in dem ersten Gehäuseteil 122 aufgenommen ist, d. h. seine Bürsten-Kommutator-Anorndung 152 ist auf seiner der Getriebebaugruppe 132 zugewandten Seite angeordnet. Auch hierdurch kann zwar keine Baulänge eingespart werden. Hinsichtlich der zu den Bürsten (die man in 5 aufgrund der Wahl der Schnittansicht nicht) führenden Versorgungsleitungen gelten jedoch die gleichen Überlegungen wie für die zur statorfesten Sensoruntereinheit 160 führenden Leitungen.
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Wie man 7 entnehmen kann, die eine Abwandlung der Ausführungsform der 5 und 6 darstellt, kann jedoch eine gewisse Baulänge eingespart werden, wenn man die statorfeste Sensoruntereinheit 160' radial außerhalb der rotorfesten Sensoruntereinheit 158' anordnet.
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Festzuhalten ist, dass auch Ausführungsformen denkbar sind, bei denen lediglich die Sensoreinheit oder lediglich die Bürsten-Kommutator-Anordnung auf der der Getriebebaugruppe zugewandten Seite der Motorbaugruppe angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007054448 B3 [0002]
