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Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebseinrichtung an Bord eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise zum Antrieb eines Scheibenwischers.
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Stand der Technik
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Eine elektrische Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromotor und ein Gehäuse, optional kann auch zusätzlich ein Getriebe vorgesehen sein. Die Antriebseinrichtung kann insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs zur Betätigung einer Einrichtung wie einem Scheibenwischer, einer Sitzverstellung oder einem Schiebedach eingerichtet sein. Die Antriebseinrichtung kann dazu vorgesehen sein, modular an unterschiedlichen Kraftfahrzeugen bzw. zur Betätigung unterschiedlicher Vorrichtungen eingesetzt zu werden.
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Das Gehäuse schützt den Elektromotor beispielsweise vor Feuchtigkeit und Staub und bietet üblicherweise Befestigungspunkte zur Befestigung beispielsweise an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs. Um eine elektrische Verbindung zum Elektromotor herzustellen, sind üblicherweise elektrische Anschlüsse am Gehäuse vorgesehen, die durch eine Gehäusewand und zum Elektromotor führen. Da der Elektromotor einen großen Strom aufnehmen kann, können die Anschlüsse insbesondere als Stanzgitter hergestellt sein. Dazu wird aus einem Blech eine Struktur ausgestanzt und gegebenenfalls gebogen und bei der Fertigung der Antriebseinrichtung so am Gehäuse montiert, dass eine leitfähige Kontaktierung des Elektromotors hergestellt werden kann.
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Je nach Aufbau der Antriebseinrichtung und relativer Position der außen zugänglichen Enden der Anschlüsse bezüglich des Elektromotors können die Stanzgitter eine komplexe Form aufweisen, wenn sie aus dem Blech ausgestanzt werden. Ein Verschnitt, also der Teil des Blechs, der beim Ausstanzen der Stanzgitter übrig bleibt, kann daher relativ groß sein. Damit können erhöhte Produktions- und Energiekosten verbunden sein.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Antriebseinrichtung mit einem Stanzgitter anzugeben, bei der der Verschnitt minimiert ist bzw. für weitere Aufgaben an der Antriebseinrichtung verwendet werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Antriebseinrichtung und einem Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine elektrische Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromotor, ein Gehäuse und ein Stanzgitter zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors am Gehäuse. Dabei ist das Stanzgitter einstückig mit einem Abschirmblech zur Abschirmung eines vom Elektromotor ausgehenden elektromagnetischen Feldes ausgeführt.
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Vorteilhafterweise kann das Stanzgitter derart herstellbar sein, dass ein zuvor ungenutzter Abschnitt eines Blechs, aus dem das Stanzgitter ausgestanzt wird, als Abschirmblech mit verwendet werden kann. Das Blech kann so besser ausgenutzt werden und ein Verschnitt kann minimiert sein. Außerdem kann eine elektromagnetische Störstrahlung, die von dem Elektromotor im Betrieb ausgehen kann, durch das Abschirmblech verringert werden, sodass elektrische oder elektronische Vorrichtungen im Bereich der Antriebseinrichtung bei deren Betrieb weniger gestört werden. Eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Antriebseinrichtung kann so verbessert sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Elektromotor Bürsten zur Kommutierung und das Abschirmblech ist im Bereich der Bürsten angeordnet. Die Bürsten dienen der Übertragung eines elektrischen Stroms an einen Rotor des Elektromotors. Durch die Relativbewegung kann der Stromfluss ungleichmäßig sein, wodurch elektromagnetische Störungen entstehen können. Schon bei einem intakten Elektromotor und insbesondere bei einem defekten Elektromotor kann ein so genanntes Bürstenfeuer auftreten, das elektromagnetische Signale aussendet. Durch das Platzieren des Abschirmblechs im Bereich der Bürsten bzw. des Kommutators des Elektromotors können die elektromagnetischen Störungen an der Stelle abgeschirmt werden, von der sie mit höchster Wahrscheinlichkeit ausgehen.
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Weiter bevorzugt ist, dass sich das Abschirmblech senkrecht zu einer Drehachse des Elektromotors erstreckt. Dadurch können beispielsweise elektromagnetische Störungen von zwei Bürsten, die einander bezüglich der Drehachse des Elektromotors gegenüberliegen, mit dem gleichen Abschirmblech abgeschirmt werden. Außerdem kann das Abschirmblech so vereinfacht zwischen dem Elektromotor und einer Anlagefläche für die Antriebseinrichtung, beispielsweise einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
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Weiter ist bevorzugt, dass das Abschirmblech eine rechteckige Oberfläche aufweist. Dadurch kann eine Fläche des Elektromotors, die durch das Abschirmblech abgeschirmt werden kann, vergrößert sein. Außerdem kann so eine großflächige Kontaktierung des Abschirmblechs mit einem Gehäuseteil erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Stanzgitter durch Ausstanzen einer kreissegmentförmigen Struktur aus einem ebenen Blech herstellbar, wobei sich das Abschirmblech in einem Innenbereich der kreissegmentförmigen Struktur erstreckt. Dadurch kann in besonders effizienter Weise ein Bereich des Blechs, der üblicherweise als Verschnitt zurückbleibt, zur Bildung des Abschirmblechs verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Antriebseinrichtung ein weiteres Stanzgitter zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors am Gehäuse, wobei das weitere Stanzgitter durch Ausstanzen einer weiteren kreissegmentförmigen Struktur aus dem Blech herstellbar ist und sich das weitere Stanzgitter im Blech konzentrisch zum ersten Stanzgitter um den Bereich des Abschirmblechs herum erstreckt. Das eine Stanzgitter kann beispielsweise im Wesentlichen sichelförmig sein und das andere Stanzgitter kann radial innen oder radial außen zumindest abschnittweise der Form des ersten Stanzgitters folgen. Eine derartige Anordnung zweier Stanzgitter kann vorteilhafterweise für die Kontaktierung beider Anschlüsse eines Gleichstrommotors verwendet werden. Entsprechend einer Lage der beiden Stanzgitter in der Antriebseinrichtung kann die konzentrische Lage im Blech vor dem Stanzen dazu beitragen, den Verschnitt zu minimieren. Dadurch kann es jedoch noch schwieriger sein, den radial innerhalb der kreissegmentförmigen Strukturen liegenden Bereich zu verwerten. In diesem Fall ist die Verwendung dieses Bereichs für das Abschirmblech besonders vorteilhaft.
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In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse im Bereich des Abschirmblechs ein leitfähiges Material und das Abschirmblech ist leitfähig mit diesem Material verbunden. Durch die elektrische Verbindung zwischen dem leitfähigen Gehäuseteil und dem Abschirmblech kann die effektiv abschirmende Fläche vergrößert sein. Der Kontakt zwischen dem leitfähigen Material und dem Abschirmblech kann durch großflächige Anlage sicher herstellbar sein.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Stanzgitters mit einem einstückig integrierten Abschirmblech für die oben beschriebene Antriebseinrichtung umfasst Schritte des Bereitstellens eines ebenen Blechs und des Ausstanzens des Stanzgitters und des Abschirmblechs aus dem Blech, wobei ein Bereich des Stanzgitters einen Bereich des Abschirmblechs wenigstens teilweise umläuft. Das Stanzgitter mit dem integrierten Abschirmblech kann so in einem gemeinsamen Arbeitsschritt ohne oder mit nur geringem zusätzlichem Aufwand hergestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Abschirmblech an seiner Verbindung mit dem Stanzgitter um ca. 180° umgebogen werden, sodass das Abschirmblech bezüglich des vom Stanzgitter umlaufenden Bereichs radial nach außen weist. So kann auf einfache Weise der vom Stanzgitter umlaufende Bereich für seine Funktion als Abschirmblech in eine vorteilhafte Position gebracht werden.
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann ein Abschnitt des Stanzgitters umgebogen werden, um eine dreidimensionale Struktur zu bilden. Die dreidimensionale Struktur kann sich an eine Innenseite des Gehäuses anschmiegen, sodass sie leicht befestigt werden kann und eine hohe Stabilität aufweist.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine halbtransparente Darstellung einer Antriebseinrichtung;
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2 eine Stanzgitter für die Antriebseinrichtung von 1;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Stanzgitters von 2, und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des Antriebseinrichtung von 1 darstellt.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine halbtransparente Darstellung einer exemplarischen Antriebseinrichtung 100. Die Antriebseinrichtung 100 umfasst ein Gehäuse 105, einen Elektromotor 110 und drei Stanzgitter 115, 120 und 125. Einstückig mit dem ersten Stanzgitter 115 ist ein Abschirmblech 130 ausgebildet, das durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist.
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Die dargestellte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 100 umfasst zusätzlich ein optionales Getriebe 135, das insbesondere als Schneckengetriebe ausgeführt sein kann. Das Gehäuse 105 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff herstellbar. In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse 105 einen Gehäusedeckel 135, der in der Darstellung von 1 auf der vom Betrachter abgewandten Seite liegt. Der Gehäusedeckel 140 ist bevorzugterweise aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, beispielsweise einem Stahl- oder Aluminiumblech.
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In der dargestellten Variante umfasst der Elektromotor 110 einen Kommutator 145 zur elektrischen Kontaktierung eines Rotors, der um eine Drehachse 150 drehbar ist. Bevorzugterweise liegt das Abschirmblech 130 senkrecht zur Drehachse 150 im Bereich des Kommutators 145.
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2 zeigt die Stanzgitter 115, 120 und 125 für die Antriebseinrichtung 100 von 1. Dabei ist einstückig mit dem ersten Stanzgitter 115 das Abschirmblech 130 ausgebildet. Die Stanzgitter 115 bis 125 sind aus einem ebenen Blech durch Stanzen und gegebenenfalls Biegen herstellbar. Beispielsweise sind ein erster Abschnitt 205 des ersten Stanzgitters 115 und ein zweiter Abschnitt 210 des dritten Stanzgitters 125 senkrecht zur Betrachtungsebene nach hinten gebogen.
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Optional kann jedes der Stanzgitter 115 bis 125 eine Lasche 215 zum Einführen in eine korrespondierende Aussparung am Gehäuse 105 oder eine Ausnehmung 220 aufweisen. Die Ausnehmungen 120 können beim Einlegen der Stanzgitter 115 bis 125 ins Gehäuse 105 von korrespondierenden Vorsprüngen des Gehäuses 105 durchstoßen werden. Die Vorsprünge können in einer Ausführungsform verformt werden, um die Stanzgitter 115 bis 125 am Gehäuse 105 zu befestigen. In anderen Ausführungsformen können die Stanzgitter 115 bis 125 auch durch Kleben oder Umspritzen am Gehäuse 105 befestigt werden.
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Vor dem Ausstanzen der Stanzgitter 115 bis 125 aus einem ebenen Blech, das parallel zur Darstellungsebene liegt, umläuft wenigstens eines der Stanzgitter 115 bis 125 einen Bereich 225 wenigstens teilweise. Bevorzugterweise umläuft noch mindestens ein weiteres Stanzblech 115 bis 125 den Bereich 225 konzentrisch. Die Anordnung der Stanzgitter 115 bis 125 vor dem Stanzen stimmt nicht notwendigerweise mit ihrer Lage an der Antriebseinrichtung 100 nach ihrer Montage überein. Es ist bevorzugt, dass alle Stanzgitter 115 bis 125 aus dem gleichen Blech gefertigt sind.
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Die in der Darstellung von 2 rechts liegenden Enden der Stanzgitter 115 und 125 sind zur elektrischen Verbindung mit den Bürsten 147 des Elektromotors 110 in 1 vorgesehen. Links dargestellte Enden dienen der Kontaktierung außerhalb des Gehäuses 105. Dazu können in der Darstellung nach unten weisende Endabschnitte der Stanzgitter 115 bis 125 eine Wand des Gehäuses 105 durchstoßen. Es ist bevorzugt, dass ein Durchstoßpunkt insbesondere für dasjenige Stanzgitter 115 bis 125, das mit einem positiven elektrischen Potenzial verbunden werden soll, möglichst klein gehalten ist.
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Das Abschirmblech 130 ist in seiner Lage im Bereich 225 dargestellt. Zum Erreichen einer möglichst guten Abschirmung im Bereich des Kommutators 145 des Elektromotors 110 ist es bevorzugt, dass es an seiner Verbindung mit dem ersten Stanzgitter 115 um ca. 180° umgebogen wird, um bezüglich des Bereichs 225 radial nach außen zu weisen. Die Biegeachse verläuft dabei bevorzugterweise parallel zur Erstreckungsrichtung des ersten Abschnitts 205.
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Bevorzugterweise ist das Abschirmblech 130 an demjenigen Stanzgitter 115 bis 125 ausgebildet, das zur Verbindung mit einem negativen elektrischen Potenzial vorgesehen ist. Ferner ist bevorzugt, dass das Abschirmblech 130 derart gestaltet ist, dass es an einem elektrisch leitfähigen Abschnitt des Gehäuses 105, beispielsweise dem Gehäusedeckel 140, elektrisch leitfähig anliegt. Dabei ist ein Kontaktbereich möglichst groß gewählt.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zur Herstellung des ersten Stanzgitters 115 aus 2. In einem ersten Schritt 305 wird ein ebenes Blech bereitgestellt. Das Blech kann insbesondere bezüglich seiner elektrischen Leitfähigkeit und seiner elektromagnetischen Abschirmwirkung ausgewählt sein. Insbesondere kann das Blech magnetisch weich sein, um eine magnetische Komponente elektromagnetischer Störungen verbessert abzuschirmen. In einem nachfolgenden Schritt 310 wird das erste Stanzgitter 115 einstückig mit dem Abschirmblech 130 aus dem Blech ausgestanzt. Optional können in einem Schritt 315, der in beliebiger Abfolge mit dem Schritt 310 ausgeführt werden kann, noch eines oder mehrere der weiteren Stanzgitter 120 und 125 aus dem Blech ausgestanzt werden.
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In einem optionalen Schritt 320 wird das Abschirmblech 130 bezüglich des ersten Stanzgitters 115 umgebogen. Bezüglich der Darstellung von 2 kann ein Umbiegen um ca. 180° erfolgen.
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In einem Schritt 325, der in beliebiger Abfolge mit dem Schritt 320 durchgeführt werden kann, können einer oder mehrere Abschnitte 205 des ersten Stanzgitters 115 umgebogen werden, um dem Stanzgitter 115 eine dreidimensionale Struktur zu verleihen. In entsprechender Weise können auch Abschnitte 210 der anderen Stanzgitter 120, 125 gebogen werden. Die Biegevorgänge mehrer Abschnitte 205, 210 können gleichzeitig durchgeführt werden, gegebenenfalls auch dann, wenn sie an unterschiedlichen Stanzgittern 115 bis 125 liegen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zur Herstellung der Antriebseinrichtung 100 von 1. In einem ersten Schritt 405 wird das Gehäuse 105 bereitgestellt. Exemplarisch wird hier davon ausgegangen, dass das Gehäuse 105 einseitig geöffnet ist und mit dem Gehäusedeckel 140 verschlossen werden kann.
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In einem Schritt 410 werden eines oder mehrere der Stanzbleche 115 bis 125, die mittels des Verfahrens 300 aus 3 hergestellt worden sein können, in das Gehäuse 105 eingelegt oder eingesteckt. Dazu kann eine der Laschen 215 oder eine der Ausnehmungen 220 für eine Fixierung verwendet werden. In einem nachfolgenden Schritt 415 kann das eingelegte Stanzblech 115 bis 125 am Gehäuse 105 befestigt werden. Dies kann beispielsweise durch Umspritzen, Kleben, Vernieten oder Umschmelzen erfolgen.
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In einem Schritt 420, der von den Schritten 410 und 415 unabhängig ist, wird der Elektromotor 110 am Gehäuse 105 montiert. In einem weiteren Schritt 425 der unabhängig von den Schritten 410 bis 420 ist, können weitere Bauteile, insbesondere das Getriebe 135, am Gehäuse 105 montiert werden.
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Die Montage der Antriebseinrichtung 100 kann dadurch fertig gestellt werden, dass in einem Schritt 430 der Gehäusedeckel 140 am Gehäuse 105 montiert wird. Durch die Montage des Gehäusedeckels 140 kann eine leitfähige Verbindung zum Abschirmblech 130 hergestellt werden.
