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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb, insbesondere einen elektromotorischen Verstellantrieb in einem Kraftfahrzeug, wobei unter Verstellantrieb unter anderem ein Schiebedach-, Tür-, Heckklappen-, Sitzverstell- oder Fensterheberantrieb verstanden wird.
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Stand der Technik
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Derartige elektrische Antriebe werden beispielsweise in Fahrzeugen als Gleichstrommotoren, für Hilfsantriebe und/oder für Komfortantriebe eingesetzt und umfassen üblicherweise ein Antriebsmodul, das sich wiederum aus einem Motormodul und einem Getriebemodul zusammensetzen kann, und ein Elektronikmodul. Das Antriebsmodul umfasst in der Regel einen Elektromotor, dessen auf einer Motorwelle sitzender Anker (Rotor) in einem metallischen Poltopf drehbar gelagert ist, in dem Dauermagneten in zwei- oder mehrpoliger Anordnung gehalten sind. Üblicherweise wird dabei der Poltopf bzw. das Gehäuse in der Mitte oder am Ende der Ankerwelle über Wälzlager abgestützt und mittels Befestigungselementen fixiert. Das Getriebegehäuse besteht dabei aus Metall oder Kunststoff, wobei sich zwischen Poltopf und Getriebegehäuse meist ein Bürstenhalter aus Kunststoff befindet, der auch als Dichtung dient. So wird die aus dem Poltopf herausragende Motorwelle beispielsweise über den Bürstenhalter in ein Getriebegehäuse mit einem Schneckengetriebe geführt. An das Getriebegehäuse kann ein Elektronikmodul mit einer Leiterplatte schnittstellenartig ansetzbar sein. Hierbei erfolgt üblicherweise sowohl eine mechanische Verbindung des Elektronikmoduls mit dem Getriebegehäuse als auch eine elektrische Kontaktierung der Leiterplatte mit Motorkontakten, die ihrerseits mit Kohlebürsten des herkömmlicherweise als Kommutatormotor ausgebildeten Elektromotors verbunden sind.
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Bei dem Betrieb eines derartigen Elektromotors entsteht eine elektromagnetische Störstrahlung, welche beispielsweise integrierte Schaltkreise, insbesondere die Ansteuerelektronik des Elektromotors zerstören. Aus diesem Grunde muss die entstehende Störstrahlung möglichst vollständig entstört oder derart effektiv gedämpft werden muss, dass sie keine negativen Einwirkungen auf andere elektronische Bauteile des Fahrzeugs hat. Um dies zu erreichen, werden üblicherweise bedrahtete elektronische Bauteile wie Kondensatoren, Spulen/Drosseln, und/oder Dioden oder Varistoren unmittelbar am Kommutator verwendet. So weist das Gehäuse des Bürstenhalters eine Anzahl von Kontaktelementen, vorzugsweise sowohl zur Motorkontaktierung als auch zur Entstörung auf. Für die Entstörung stellt ein Kontaktelement eine elektrisch leitende Verbindung (Masseverbindung) zwischen der Leiterplatte und dem Polgehäuse her, wozu dieses auf das Gehäuse des Bürstenhalters aufgesteckt wird. Dabei ist bekannt, dass bei einem Kunststoff-Getriebegehäuse in der Regel ein Masseband oder Massekabel verwendet wird, um diese elektrisch leitende Verbindung zwischen dem metallischen Polgehäuse mit metallischen Teilen eines Getriebegehäuses, beispielsweise einem Getriebegehäusedeckel herzustellen. Grundsätzlich erweist sich dabei der hohe Montageaufwand als nachteilig. Ferner erfordern die Bauteile der Entstörelektronik zusätzlichen Bauraum.
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Da in den Fahrzeugen in jüngster Zeit immer mehr elektronische Bauteile verwendet werden, sind auch an derartige elektromotorische Antriebe erhöhte Anforderungen hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Verträglichkeit zu stellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für einen elektrischen Antrieb der eingangs genannten Art eine kostengünstige, platzsparende und verbesserte Funkentstörung zu ermöglichen, welche dabei möglichst einfach aufgebaut und leicht montierbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Varianten und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenüber dem genannten Stand der Technik hat ein elektrischer Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 den Vorteil, dass durch die zusätzliche Kontaktierung des Poltopfes mit der Karosseriemasse die Entstörung des elektrischen Antriebes deutlich verbessert wird. Hierzu weist der erfindungsgemäße elektrische Antrieb ein Antriebsmodul mit einem Motormodul und ein Elektronikmodul auf, wobei zwischen dem Antriebsmodul und dem Elektronikmodul eine Vorrichtung zur Entstörung des Motormoduls angeordnet ist, wobei das Motormodul einen Poltopf zur Aufnahme elektromechanischer Bauteile aufweist, wobei am Poltopf wenigstens ein Befestigungselement angeordnet ist. Dabei weist das Befestigungselement mindestens ein zusätzliches Kontaktelement zum Anschluss des Poltopfes an die Karosseriemasse auf. Durch die Verwendung eines bereits vorhandenen Befestigungselementes ist kein zusätzliches Bauteil und auch kein zusätzlicher Bauraum notwendig. Auf diese Weise ist einerseits sowohl die Herstellung und die Montage des erfindungsgemäßen elektrische Antriebes nahezu unverändert, andererseits wird aber durch die Möglichkeit der zusätzlichen Kontaktierung des Poltopfes mit der Karosseriemasse eine verbesserter Entstörgrad erreicht.
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Vorzugsweise weist das Befestigungselement eine dem Poltopf zugewandte Innenfläche, die eine Durchgangsöffnung für den Poltopf definiert, sowie eine dem Poltopf abgewandte Außenfläche auf, so dass das Befestigungselement über die eine zentrale Durchgangsöffnung bei der Montage einfach und schnell über den entsprechend ausgerichteten Poltopf geschoben werden kann.
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Besonders bevorzugt ist das Befestigungselement in Form einer Spannscheibe, einer Mutter, einer Hülse, einer Gewindemutter, oder einer Einsteckmutter ausgebildet. Auf diese Weise kann das Befestigungselement ohne zusätzliche Verbindungsmittel oder Befestigungsverfahren direkt mit dem Prozess des radialen Einfügens zuverlässig fixiert werden und sich beispielsweise nach Art einer speed nut auf der Motorwelle festklemmen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Kontaktelement von der Innenfläche gebildet, wobei die integrale Bauweise Vorteile bei Herstellung, Montageaufwand und -geschwindigkeit aufweist, da die Ausbildung des Kontaktelementes zusammen mit der Ausbildung der Innenfläche erfolgen kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Kontaktelement von der Außenfläche gebildet, wobei auch hier die integrale Bauweise Vorteile bei Herstellung, Montageaufwand und -geschwindigkeit aufweist, da die Ausbildung des Kontaktelementes zusammen mit der Ausbildung der Außenfläche erfolgen kann.
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Vorzugsweise ist das Kontaktelement über einen ersten Leiter mittels Formschluss, Kraftschluss oder Stoffschluss mit der Karosseriemasse verbunden, wobei grundsätzlich alle Verbindungen, wie beispielsweise das Löten, das Kleben oder das Schweißen möglich sind. Desweiteren ist in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erste Leiter mit wenigstens einem elektrischen Anschlussabschnitt und wenigsten einem Leitungsabschnitt, insbesondere als Kabelbaum mit wenigstens einem Kabelschuh ausgebildet, so dass ein Vercrimpen/Verpressen möglich ist. Derartige Verbindungen können eine schnelle und kostengünstige Montage sicherstellen und weisen weiterhin den Vorteil auf, dass keine Wärme in die elektrische Maschine bei der Montage eingebracht wird.
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Bevorzugterweise ist das Kontaktelement lösbar mit der Karosseriemasse verbunden, so dass eine schnelle und einfache Montage und Demontage ermöglicht wird.
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Besonders bevorzugt ist in dem Getriebemodul des elektrischen Antriebes ein metallisches Bauteil integriert, wobei mindestens ein zweiter Leiter eine elektrische Verbindung zwischen den elektromechanischen Bauteilen des Motormoduls, insbesondere zwischen dem Poltopf und dem Getriebemodul, ganz insbesondere zwischen dem Poltopf und dem metallischen Bauteil herstellt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine aus dem Stand der Technik bekannte Funkenstörung des elektrischen Antriebes weiterhin möglich ist, und durch die erfindungsgemäße zusätzliche Verbindung des Poltopfes mit der Karosseriemasse über das bereits vorhandene bekannte Befestigungselement die vorhandene Funkentstörung noch verbessert wird. Hierbei ist der zweite Leiter vorzugsweise in Form einer Massefeder ausgebildet.
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Der erfindungsgemäße elektrische Antrieb wird aufgrund des kompakten Aufbaus und der geringen Herstellungskosten besonders vorteilhaft als Antrieb für Kleinmotoren in Fahrzeugen, insbesondere als Verstellantrieb, verwendet. Insbesondere ist das darin enthaltene Elektronikmodul als Gleichstrommotor ausgebildet und wird als Statormotor, als Wischermotor, als Antriebsmotor für elektrische Fensterheber und/oder elektrische Schiebedächer und/oder elektrische Sitzverstellungen verwendet.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Befestigungselementes mit mindestens einem zusätzlichen Kontaktelement zur Anbindung des Poltopfes an die Karosseriemasse in einem erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur einen beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb
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2 eine Detailansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Befestigungselementes für einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb
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3 eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Befestigungselementes für einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb
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1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb 1 mit einem Antriebsmodul 10 und einem Elektronikmodul 20, wobei das Antriebsmodul 10 ein Motormodul 30 und ein Getriebemodul 40 umfasst. Dabei ist das Motormodul 30 im oberen Teil im Schnitt gezeichnet und im unteren Teil in einer aufgeschnittenen Ansicht dargestellt. Im oberen aufgeschnittenen Teil ist eine Bürste 37 und die Oberfläche der Lamellen 38 sichtbar. Desweiteren umfasst das Motormodul 30 einen Anker 35 der über einen Kommutator 36 mit einem Gleichstromnetz verbunden ist. Über Anschlusshaken 39 ist der Kommutator 36 mit dem Anker 35 verbunden. Da beim Verschieben einer Bürste 37 von einer Lamelle 38 zur nächsten eine entsprechende Wicklungsinduktivität über einen Wicklungswiderstand und die Bürstenübergangswiderstände kurzgeschlossen wird, entsteht im Betrieb des Motormoduls 30 bei jeder Kommutierung eine Funkentladung. Diese Funkentladung verringert einerseits die Lebensdauer des Motormoduls 10 und verursacht andererseits eine Funkstörung, die beispielsweise integrierte Schaltkreise, insbesondere eine Ansteuerelektronik im Elektronikmodul 20 zerstören kann. Der Anker 35 ist in einem Poltopf 31, der aus einem tiefgezogenen, abgeflachten zylindrischen Bauteil besteht, angeordnet. Am Boden des Poltopfes 31 befindet sich ein Poltopflager 32. Schließlich sind in 1 noch die Statormagnete 33 erkennbar, welche als Dauermagnete ausgeführt sind. An den Poltopf 31 angeschlossen ist ein Getriebegehäuse 42 des Getriebemoduls 40, in dem sich ein Kalottenlager 43 befindet. Zwischen dem Poltopf 31 und dem Getriebegehäuse 42 befindet sich der Kommutator 36, so dass eine aus dem Poltopf 31 herausragende Motorwelle 11 über den Kommutator 36 in das Getriebegehäuse 42 geführt wird. Die Motorwelle 11 wird von dem Kalottenlager 43 und dem Poltopflager 32 drehbar gelagert, weitere konstruktive Einzelheiten des Getriebemoduls 40 sind nicht dargestellt. Das Getriebegehäuse 42 besteht in der Regel aus Metall oder Kunststoff. An das Getriebegehäuse 42 ist ein Elektronikmodul 20 mit einer Leiterplatte 21 schnittstellenartig angesetzt. Hierbei erfolgt sowohl eine mechanische Verbindung des Elektronikmoduls 20 mit dem Getriebegehäuse 42 als auch eine elektrische Kontaktierung der Leiterplatte 21 mit dem Motormodul 20. Üblicherweise sind die für eine Entstörung notwendigen Bauteile im oder am Motormodul 20 selbst untergebracht, so dass ein wesentlicher Teil der Störungen direkt an ihrem Entstehungsort unterdrückt werden kann. Beispielsweise weist der Kommutator 36 eine Anzahl von Kontaktelementen auf, die vorzugsweise sowohl der Motorkontaktierung als auch der Motorentstörung dienen. Dabei stellt ein Kontaktelement eine elektrisch leitende Verbindung (Masseverbindung) zwischen der Leiterplatte 21 und dem Poltopf 31 her, wobei bekannt ist, dass bei einem Kunststoff-Getriebegehäuse in der Regel ein Masseband oder Massekabel verwendet wird, um diese elektrisch leitende Verbindung zwischen dem metallischen Poltopf 31 mit metallischen Teilen eines Getriebegehäuses 42, beispielsweise einem Getriebegehäusedeckel herzustellen.
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Wie in 1 dargestellt ist am Ende des Poltopfes 31 ein Befestigungselement 50 zur Befestigung des Poltopfes 31 ausgeformt. Als Befestigungselement 50 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Spannscheibe vorgesehen, welche zusätzlich zur sicheren Befestigung des Poltopfes 31 eine große Kontaktfläche zum Poltopf 31 ermöglicht. Dabei ist es möglich, dass das Befestigungselement 51 auch als Mutter, Hülse, Gewindemutter oder Einsteckmutter ausgebildet ist. Wobei grundsätzlich jede Ausführungsform möglich ist, die eine gute Kontaktierung des Poltopfes 31 ermöglicht. Das Befestigungselement 50 weist eine dem Poltopf 31 zugewandte Innenfläche 52, die eine Durchgangsöffnung 53 für den Poltopf 31 definiert, sowie eine dem Poltopf 31 abgewandte Außenfläche 54 auf. Ferner bildet das Befestigungselement 51 ein Kontaktelement 51 aus, mit dem über einen ersten Leiter 60 eine Anbindung des Poltopfes 31 an die Karosseriemasse möglich ist. Dieser erste Leiter 60 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kabelschuh ausgebildet und mit dem Kontaktelement 51 vercrimpt. Grundsätzlich ist der erste Leiter 60 ein elektrischer Leiter der jede denkbare Ausführungsform annehmen und entweder mittels Formschluss, wie beispielsweise einer Nut-Feder-Verbindung oder dem Nieten, und/ oder mittels Kraftschluss, wie dem Schrauben oder Verkeilen, und/ oder mittels Stoffschluss, wie beispielsweise dem Löten oder Schweißen, mit dem Kontaktelement 51 verbunden werden kann. Das Elektronikmodul 20 umfasst eine Leiterplatte 21 mit einem Elektronikstecker 22, weitere konstruktive Einzelheiten des Elektronikmoduls 20 sind nicht dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 21 parallel zur Motorwelle 11 angeordnet, wobei sich die Leiterplatte 21 bei der dargestellten rechteckigen Ausbildung über den Bereich des Kommutators 36 erstreckt.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Befestigungselement 50 für einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb. Das Befestigungselement 50 weist dabei eine Innenfläche 52 und eine Außenfläche 54 auf, wobei die Innenfläche 52 eine Durchgangsöffnung 53 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Poltopfes auf einer Motorwelle 11 ausbildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Befestigungselement 50 mehrere von der Innenfläche 52 ausgebildete zahnartige Vorsprünge 55 auf, mittels derer sich das Befestigungselement 50 auf der Motorwelle verspannt. Zusätzlich zu den Vorsprüngen 55 bildet die Innenfläche 52 des Befestigungselementes 50 ein zusätzliches Kontaktelement 51 aus. An dieses Kontaktelement 51 kann ein nicht dargestellter erster Leiter angeschlossen werden, so dass das Befestigungselement 50 an die Karosseriemasse eines Kraftfahrzeuges anschließbar ist.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Befestigungselement 50 für einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb. Im Gegensatz zum ersten in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird hier das Kontaktelement 51 von der Außenfläche 54 ausgebildet.
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Durch die Verwendung eines in den 2 oder 3 dargestellten Befestigungselementes 50 in einem elektrischen Antrieb 1, ist eine elektrische Kontaktierung des Poltopfes 31 mit der Karosseriemasse und somit eine zusätzliche Entstörung des elektrischen Antriebes 1 möglich, ohne dass ein zusätzliches Bauteil verwendet werden muss.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch gleichwirkende weitere Ausführungsformen. Die Figurenbeschreibung dient lediglich dem Verständnis der Erfindung.
