DE102014205582A1

DE102014205582A1 - Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102014205582A1
Application number: DE102014205582.2A
Authority: DE
Inventors: Robert Maly; Roland Kursch; Ole Berkefeld; Dirk Bergmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: DE102014205582B4

Abstract

Eine Antriebseinrichtung weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, dessen Stator und Rotor in einer Motorpatrone aufgenommen sind, sowie ein Gehäuse, in das die Motorpatrone eingesetzt ist, welche sich axial an den Flanschen abstützt, wobei die Gehäusehülse an der Außenseite radial umgreifender Flanschabschnitte aufliegt und mit radialem Abstand zur Motorpatrone angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung mit einem elektrischen Antriebsmotor, der in einer Motorpatrone aufgenommen ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Eine derartige Antriebseinrichtung ist aus der DE 10 2009 001 419 A1 bekannt. Die Antriebseinrichtung umfasst einen elektrischen Antriebsmotor, der als Innenläufermotor ausgeführt ist. Der Stator ist in einer Motorpatrone aufgenommen, die sich in einer Gehäusehülse befindet, welche an den Stirnseiten von Flanschen verschlossen ist, wobei ein erster Flansch eine Elektronikeinheit für die Steuerung des Antriebsmotors und der zweite, gegenüberliegende Flansch Teil eines Lenkgetriebes ist, über das die Antriebsbewegung des Motors zur Servounterstützung in ein Lenksystem eines Fahrzeugs eingespeist wird.
Die Motorpatrone ist über Lagerschilde an den stirnseitigen Flanschen abgestützt. Zwischen der Motorpatrone und der umschließenden Gehäusehülse befinden sich Entkopplungsmittel, über die eine axiale Relativbewegung zwischen Motorpatrone und Gehäusehülse möglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Antriebseinrichtung mit wirksamer mechanischer Isolierung des elektrischen Antriebsmotors und geringer Geräuschentwicklung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung umfasst einen elektrischen Antriebsmotor mit Stator und Rotor, wobei der Antriebsmotor vorzugsweise als Innenläufermotor ausgeführt ist. Bei dem Antriebsmotor handelt es sich beispielsweise um einen elektronisch kommutierten Motor mit Permanentmagneten oder einem Aluminium- oder Kupferkäfig auf der Ankerwelle des Rotors und bestrombaren Spulen am Stator. Die Antriebseinrichtung kann beispielsweise in einem Lenksystem eines Fahrzeugs als Servoeinrichtung eingesetzt werden, über die ein unterstützendes Moment in das Lenksystem eingespeist wird.
Die Antriebseinrichtung umfasst zusätzlich zum elektrischen Antriebsmotor auch ein Gehäuse, in welchem der Antriebsmotor aufgenommen ist. Das Gehäuse besteht aus einer zylindrischen Gehäusehülse, welche den Antriebsmotor umschließt, sowie zwei stirnseitigen Flanschen, die sich axial an die Stirnseiten der Gehäusehülse anschließen und mit dieser verbunden sind.
Der Stator und der Rotor des Antriebsmotors sind in einer Motorpatrone aufgenommen, welche die Funktion eines Motorgehäuses hat und die von der Gehäusehülse des Gehäuses umschlossen ist. Die Motorpatrone stützt sich axial an den Flanschen des Gehäuses ab und ist zudem radial von den Flanschen umgriffen. Die Gehäusehülse liegt an der Außenseite der radial umgreifenden Flanschabschnitte auf und weist einen radialen Abstand zur Motorpatrone auf.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass der Antriebsmotor mit seiner Motorpatrone in Achsrichtung fest zwischen den Flanschen des Gehäuses eingespannt ist, wodurch der Antriebsmotor in ausreichender Weise im aufnehmenden Gehäuse befestigt ist. Zugleich liegt die umgreifende Gehäusehülse radial auf Abstand zur Motorpatrone, so dass kein direkter Kontakt zwischen Motorpatrone und Gehäuse besteht. Schwingungen des Antriebsmotors werden nicht unmittelbar auf die Gehäusehülse übertragen, dementsprechend ist die Erzeugung von Körperschall reduziert. Die Geräuscherzeugung ist somit bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung herabgesetzt.
Vorteilhaft ist des Weiteren, dass das aufnehmende Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist, wobei die einzelnen Gehäusebauteile – die stirnseitigen Flansche und die zwischenliegende Gehäusehülse – Spannelemente bilden, die in Achsrichtung miteinander verbunden werden und zwischen sich den Antriebsmotor einspannen. Beispielsweise können die axial gegenüberliegenden Flansche über Schrauben direkt miteinander verbunden werden, wobei die zwischenliegende Gehäusehülse zwischen den Flanschen eingespannt wird. Möglich ist es auch, jeden Flansch direkt mit der Gehäusehülse zu verbinden, beispielsweise über eine Schraubverbindung. Ebenso kann es zweckmäßig sein, Flansch und Gehäusehülse als einteiliges Bauteil auszuführen. Mit der Verbindung zwischen den Flanschen und der Gehäusehülse wird zugleich der eingesetzte Antriebsmotor in Achsrichtung festgespannt.
Die Flansche können gegebenenfalls als Gussteile, insbesondere als Aluminium-Druckgussteile ausgeführt sein. Über die Flansche ist in einfacher Weise eine Anpassung an Einbauschnittstellen, beispielsweise im Lenksystem möglich.
Vorteilhafterweise übergreifen beide Flansche, die an gegenüberliegenden Stirnseiten angeordnet sind, radial die Motorpatrone des elektrischen Antriebsmotors, wobei die radial umgreifenden Flanschabschnitte mit ihrer Außenseite jeweils eine Auflagefläche für die Gehäusehülse bilden. Auf der radial innen liegenden Seite der umgreifenden Flanschabschnitte ist es zweckmäßig, einen unmittelbaren Kontakt mit der Außenseite der aufgenommenen Motorpatrone zu vermeiden, um eine Schwingungsübertragung in Radialrichtung von der Motorpatrone auf das aufnehmende Gehäuse auszuschließen. Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass der radial umgreifende Flanschabschnitt radial auf Abstand mit der Motorpatrone liegt, so dass ein umlaufender Luftspalt zwischen der Außenseite der Motorpatrone und dem radial umgreifenden Flanschabschnitt gebildet ist. Zugleich ermöglicht der radiale Abstand auch eine axiale Relativverschieblichkeit zwischen der Motorpatrone und den Flanschen, wodurch Wärmeausdehnungen kompensiert werden können.
Es kann zweckmäßig sein, an wenigstens einem Flansch zwischen der radial außen liegenden Seite der Motorpatrone und der radial innen liegenden Seite des umgreifenden Flanschabschnittes einen axialen Schiebesitz vorzusehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung befindet sich zwischen der Motorpatrone und zumindest einem umgreifenden Flanschabschnitt ein nachgiebiges Abstützelement, beispielsweise ein Federelement oder ein Dämpfungsring, über das in Achsrichtung und/oder in Radialrichtung eine Abstützung zwischen der Motorpatrone und dem Flansch erfolgt. Es ist insbesondere möglich, über das nachgiebige Abstützelement sicherzustellen, dass die Außenseite der Motorpatrone auf Abstand zur umgreifenden Innenseite des Flanschabschnittes liegt, um die Körperschallausbreitung von der Motorpatrone zu dem Flansch auf ein Minimum zu reduzieren.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in einem Flanschabschnitt eine zentrische Öffnung eingebracht, in der ein Abschnitt der Motorpatrone aufgenommen ist. Der in die zentrische Öffnung im Flansch einragende Abschnitt der Motorpatrone nimmt vorteilhafterweise ein Lager auf, in welchem die Motor- bzw. Ankerwelle des Antriebsmotors rotierbar gelagert ist. Es kann zweckmäßig sein, dass der in die zentrische Öffnung einragende Abschnitt der Motorpatrone von einem Toleranzring eingefasst ist, über den die Motorpatrone radial in der zentrischen Öffnung im Flansch abgestützt ist. Die Motorpatrone ist in der zentrischen Öffnung radial im Flansch abgestützt, der Toleranzring sorgt hierbei für eine schwingungsdämpfende Aufnahme der Motorpatrone.
Die Antriebseinrichtung kann gegebenenfalls mit einem Getriebe gekoppelt sein, das von der Anker- bzw. Rotorwelle des Antriebsmotors angetrieben wird. Das Getriebe ist vorteilhafterweise mit dem Gehäuse der Antriebseinrichtung verbunden, insbesondere dadurch, dass der Flansch an einer Stirnseite des Gehäuses zugleich Bestandteil eines Getriebegehäuses ist.
Der gegenüberliegende Flansch kann eine Elektronikeinheit (ECU) zur Steuerung des Antriebsmotors aufnehmen.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der eine Antriebseinrichtung mit einem elektrischen Antriebsmotor im Schnitt dargestellt ist.
Wie der Figur zu entnehmen, umfasst die Antriebseinrichtung 1 einen elektrischen Antriebsmotor 2 und ein Gehäuse 3, in welchem der elektrische Antriebsmotor 2 aufgenommen ist. Das Gehäuse 3 besteht aus zwei stirnseitigen, diametral gegenüberliegenden Flanschen 4 und 5 und einer Gehäusehülse 6, die zwischen den Flanschen 4, 5 angeordnet und von diesen eingespannt ist. Die Flansche 4, 5 sowie die Gehäusehülse 6 sind beispielhaft als separate Bauteile ausgeführt, sie sind jedoch miteinander verbunden, indem entweder die beiden Flansche 4, 5 unmittelbar über Spannschrauben axial verbunden werden oder eine Verbindung zwischen jeden Flansch 4, 5 und der Gehäusehülse 6 geschaffen wird, beispielsweise eine Schraubverbindung. Der Flansch 4 und die Gehäusehülse 6 können ggf. auch einteilig ausgeführt sein.
Der elektrische Antriebsmotor 2, der in das Gehäuse 3 eingesetzt ist, ist in an sich bekannter Weise als elektronisch kommutierter Elektromotor mit einem Stator und einem innen liegenden Rotor ausgebildet. Die Bauteile des elektrischen Antriebsmotors 2 sind in einer Motorpatrone 7 aufgenommen, welcher ein Motorgehäuse bildet und an dessen Innenwand bestrombare Spulen 8 angeordnet sind. Der innen liegende Rotor umfasst eine Anker- bzw. Rotorwelle 9, die Träger von Permanentmagneten 10 oder einem Aluminium- oder Kupferkäfig ist, deren ggf. induziertes Magnetfeld mit demjenigen der Spulen 8 interagiert.
Der zweite Flansch 5 ist Träger einer Elektronikeinheit (ECU) zur Steuerung des elektrischen Antriebsmotors 2, insbesondere der Bestromung der Spulen 8. Der gegenüberliegende, erste Flansch 4 kann Teil eines dem Antriebsmotor nachgeschalteten Getriebes sein, das von dem Antriebsmotor angetrieben wird und über den Flansch 4 mit dem Gehäuse 3 verbunden ist.
Der Antriebsmotor 2 ist über seine Motorpatrone 7 im Inneren des Gehäuses 3 gehalten. Die Motorpatrone 7 ist in Achsrichtung – bezogen auf die Längsachse des Antriebsmotors – an den beiden Flanschen 4 und 5 abgestützt, die jeweils im Bereich ihres Außenumfanges einen radial übergreifenden Flanschabschnitt 4a bzw. 5a aufweisen, dessen freie Stirnseiten sich in Achsrichtung erstrecken und einander zugewandt sind. Der außen liegende Flanschabschnitt 4a bzw. 5a umgreift die Motorpatrone 7 jeweils in Radialrichtung und bildet zugleich eine axiale Anschlagsfläche 4b bzw. 5b, an der sich die Motorpatrone 7 axial abstützt. Im Bereich des ersten Flansches 4 liegt zwischen der äußeren Mantelfläche der Motorpatrone 7 und der innen liegenden Seite des radial übergreifenden Flanschabschnittes 4a ein umlaufender Luftspalt, im Bereich des zweiten Flansches 5 kann zwischen der außen liegenden Umfangsseite der Motorpatrone 7 und der innen liegenden Seite des übergreifenden Flanschabschnittes 5a ein Schiebesitz realisiert werden, der eine axiale Relativverschiebung zwischen dem Gehäuse 3 und der Motorpatrone 7 erlaubt. Es ist aber auch möglich, auch im Bereich des zweiten Flansches einen umlaufenden Luftspalt zwischen der Motorpatrone 7 und dem radial übergreifenden Flanschabschnitt 5a vorzusehen.
Die zwischen den Flanschen 4 und 5 axial eingespannte Gehäusehülse 6 weist zur außen liegenden Umfangsseite der Motorpatrone 7 keinen Kontakt auf, auch hier besteht ein umlaufender Luftspalt. Der Abstand zwischen der Gehäusehülse 6 und der Motorpatrone 7 sowie der Abstand zwischen dem übergreifenden Flanschabschnitt 4a und gegebenenfalls dem übergreifenden Flanschabschnitt 5a und der Motorpatrone 7 verhindert eine Schwingungsübertragung von der Motorpatrone 7 auf das Gehäuse 3 in diesen Bereichen, wodurch das Gehäuse 3 in einem deutlich reduzierten Maße einer Schwingungsanregung durch den Antriebsmotor ausgesetzt und die Geräuschentwicklung signifikant reduziert ist.
In den Flansch 4 ist eine zentrische Öffnung 11 eingebracht, in der ein stirnseitiger Abschnitt der Motorpatrone 7 aufgenommen ist. Zwischen der Motorpatrone 7 und der Wandung der zentrischen Öffnung 11 befindet sich ein Toleranzring 12, welcher radial schwingungsdämpfend ausgeführt ist und in Radialrichtung eine schwingungsreduzierende Abstützung der Motorpatrone 7 am Flansch 4 erlaubt.
An der axial gegenüberliegenden Seite ist die Motorpatrone 7 über einen Dämpfungsring 13 axial sowie radial gegenüber dem Flansch 5 abgestützt. Der Dämpfungsring 13 ist vorzugsweise in den Übergang von der axialen Anschlagsfläche 5b zum radial übergreifenden Flanschabschnitt 5a eingesetzt; er kann aber auch in den Bereich zwischen den Flanschabschnitt 5a und der Motorpatrone 7 eingesetzt werden. Der Dämpfungsring 13 bildet ein Abstützelement zur nachgiebigen Abstützung der Motorpatrone 7 am Flansch 5.
Es kann zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen den Flanschen 4 und 5 und der Gehäusehülse 6 über einen Press-, Schweiß- oder Klebeverband an der außen liegenden Mantelfläche des radial übergreifenden Flanschabschnittes 4a bzw. 5a und der Innenseite der übergreifenden Gehäusehülse 6 auszubilden.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, den Flansch 5 vollständig und ohne axialen Anschlag in die Gehäusehülse 6 einzusetzen. Die Fixierung kann ebenfalls über einen Press-, Schweiß- oder Klebeverband erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009001419 A1 [0002]

Claims

Antriebseinrichtung, mit einem elektrischen Antriebsmotor (2), der in einer Motorpatrone (7) aufgenommen ist, und einem Gehäuse (3), bestehend aus stirnseitigen Flanschen (4, 5) und einer zwischen den Flanschen (4, 5) liegenden Gehäusehülse (6), in der die Motorpatrone (7) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorpatrone (7) axial an den Flanschen (4, 5) abgestützt ist und jeder Flansch (4, 5) die Motorpatrone (7) radial umgreift, wobei die Gehäusehülse (6) an der Außenseite der radial umgreifenden Flanschabschnitte (4a, 5a) aufliegt und mit radialem Abstand zur Motorpatrone (7) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehülse (6) mit der Außenseite der radial umgreifenden Flanschabschnitte (4a, 5a) fest verbunden ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorpatrone (7) gegenüber mindestens einem radial umgreifenden Flanschabschnitt (4a, 5a) axial verschieblich gehalten ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorpatrone (7) gegenüber einem radial umgreifenden Flanschabschnitt (4a, 5a) in einem axialen Schiebesitz aufgenommen ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorpatrone (7) radial auf Abstand zu einem umgreifenden Flanschabschnitt (4a, 5a) liegt.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Motorpatrone (7) und einem umgreifenden Flanschabschnitt (4a, 5a) ein nachgiebiges Abstützelement (13) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flansch (4, 5) eine zentrische Öffnung (11) aufweist, in der ein Abschnitt der Motorpatrone (7) aufgenommen ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in die zentrische Öffnung (11) im Flansch einragende Abschnitt der Motorpatrone (7) ein Lager für die Rotorwelle (9) des Antriebsmotors (2) aufnimmt.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager für die Rotorwelle (9) von einem Toleranzring (12) eingefasst ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flansch (4, 5) eine Elektronikeinheit zur Steuerung des Antriebsmotors (2) aufnimmt.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flansch (4, 5) Teil einer Getriebeeinrichtung ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotors (2) als elektronisch kommutierter Elektromotor ausgebildet ist.
Lenksystem in einem Fahrzeug mit einer Antriebseinrichtung als Servounterstützungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.