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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen Hydraulikblock mit einem solchen Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
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Stand der Technik
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Elektromotoren sind bekannt. Sie weisen einen Stator mit Spulen auf, die zeitlich versetzt bestromt werden um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen, welches ein Drehmoment auf einen Rotor ausübt. Die Spulen weisen einen oder auch mehrere Stromleiter aus Draht, meist aus Kupferdraht auf, wobei auch andere Stromleiter wie beispielsweise Litzen möglich sind.
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Auch Hydraulikblöcke sind bekannt beispielsweise für Bremsregelungen hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen. Bremsregelung meint eine – vorzugsweise radindividuelle – Regelung von Radbremsdrücken und damit Radbremskräften hydraulischer Radbremsen einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Es sind u.a. Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und Fahrdynamikregelungen möglich, für die Abkürzungen wie ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich sind. Hydraulikblöcke werden auch für hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen mit – oder ohne Bremsregelung verwendet. Typischerweise sind die Hydraulikblöcke quaderförmige Metallblöcke, meist aus einer Aluminiumlegierung, die in Ansicht rechteckig, näherungsweise quadratisch sind und eine Höhe von ungefähr ¼–1/3 einer Breite oder Länge aufweisen. Die Hydraulikblöcke weisen zylindrische, durchmessergestufte Sacklöcher als Aufnahmen für hydraulische Bauelemente der Bremsregelung auf, die durch Bohrungen im Hydraulikblock als Leitungen untereinander verbunden, d.h. hydraulisch miteinander verschaltet und an einen Hauptbremszylinder und an Radbremsen anschließbar sind. Ein Hauptbremszylinder kann auch durch eine Hauptbremszylinderbohrung in den Hydraulikblock integriert sein. Hydraulische Bauelemente von Bremsregelungen hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen sind beispielsweise Magnetventile, Rückschlagventile, Drosseln, Hydrospeicher, Dämpfer und Hydropumpen, die in die Aufnahmen im Hydraulikblock eingebaut, meist eingepresst und durch eine umlaufende Verstemmung, insbesondere eine Selbstverstemmung („self-clinch“) druckfest fluiddicht in den Aufnahmen abgedichtet sind.
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Bestückt mit den hydraulischen Bauelementen kann ein solcher Hydraulikblock als auch Hydraulikaggregat aufgefasst werden und bildet das – oder jedenfalls ein Kernstück der Bremsregelung. Zum Antrieb der Hydropumpe oder Hydropumpen ist ein Elektromotor am Hydraulikblock angebracht. Eine Steuerung oder Regelung der hydraulischen Bauelemente erfolgt mittels eines elektronischen Steuergeräts, das auch den Elektromotor zum Antrieb der Hydropumpe/n steuert und das vielfach ebenfalls am Hydraulikblock angebracht und das elektrisch mit beispielsweise Spulen der Magnetventile und dem Elektromotor verbunden werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Zu einer Kontaktierung, d.h. zu einem elektrischen Anschluss, weisen Stromleiter von Spulen eines Stators des erfindungsgemäßen Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 Kontaktierabschnitte auf, die so am Stator angeordnet sind, dass die Kontaktierabschnitte von einer Stirnseite des Stators aus achsparallel zugänglich sind. Es müssen nicht alle Spulen Kontaktierabschnitte aufweisen, sondern es können Spulen, beispielsweise einander gegenüberliegend angeordnete Spulen, zusammengefasst, d.h. ihre Stromleiter elektrisch leitend verbunden sein und nur eine der zusammengefassten Spulen einen – oder mehrere Kontaktierabschnitte aufweisen. Mit achsparallel zugänglich ist gemeint, dass die Kontaktierabschnitte der Spulen axial von einer Stirnseite auf den Stator gesehen unverdeckt sind, so dass sie von dieser Stirnseite achsparallel zum Stator beispielsweise durch Stecken kontaktierbar, d.h. elektrisch anschließbar sind.
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Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Elektromotor einen Kontaktträger aus einem elektrisch isolierenden Material mit elektrischen Kontakten auf, die durch axiales Zusammenbringen des Kontaktträgers mit dem Stator in Kontakt mit den Kontaktierabschnitten der Spulen des Stators gebracht sind. Das axiale Zusammenbringen ist beispielsweise ein Zusammenstecken des Kontaktträgers mit dem Stator des Elektromotors oder ein Aufstecken des Kontaktträgers auf dem Stator. Die Stromleiter der Spulen des Stators des Elektromotors sind an den elektrischen Kontakten des Kontaktträgers kontaktierbar, d.h. an eine Stromquelle oder ein elektronisches Steuergerät anschließbar. Zur Erzeugung eines magnetischen Drehfelds bzw. zur Kommutierung werden die Spulen des Stators zeitlich versetzt bestromt. Der erfindungsgemäße Kontaktträger ermöglicht mit seinen elektrischen Kontakten eine Kontaktierung der Spulen des Stators an einer geeigneten Stelle des Elektromotors, weil Form und Anordnung der elektrischen Kontakte wählbar sind.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegeben Erfindung zum Gegenstand.
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Anspruch 3 sieht federnde Kontakte des Kontaktträgers vor, die mit einer elastischen Vorspannung an den Kontaktierabschnitten der Stromleiter der Spulen des Stators anliegen. Auf diese Weise wird eine gute elektrische Kontaktierung der Stromleiter der Spulen des Stators mit den Kontakten des Kontaktträgers mit ausreichendem Kontaktdruck und niedrigem elektrischem Übergangswiderstand der Kontaktierung
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Vorzugsweise sind gemäß Anspruch 4 die Kontakte des Kontaktträgers stoffschlüssig beispielsweise durch Löten oder Schweißen mit den Kontaktierabschnitten der Stromleiter der Spulen des Stators verbunden. Die vorstehend erläuterten, federnd mit Vorspannung an den Kontaktierabschnitten der Stromleiter der Spulen anliegenden Kontakte vereinfachen die stoffschlüssige Verbindung der Kontakte mit den Kontaktierabschnitten der Stromleiter, weil die Kontakte an den Kontaktierabschnitten anliegen. Die stoffschlüssige Verbindung bewirkt eine dauerhafte elektrische Kontaktierung mit niedrigem elektrischem Übergangswiderstand und stellt eine zuverlässige Kontaktierung beispielsweise auch bei Vibrationen sicher.
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Anspruch 5 sieht vor, dass die Kontakte des Kontaktträgers Spalte aufweisen, in denen die Kontaktierabschnitte der Stromleiter der Spulen des Stators aufgenommen sind. Zur Bildung der Spalte können die Kontakte beispielsweise geschlitzt sein oder Federzungen aufweisen. Die Kontakte können auch als Gabelkontakte aufgefasst werden, in deren Spalte die Kontaktierabschnitte der Stromleiter der Spulen des Stators durch axiales Zusammenbringen des Kontaktträgers mit dem Stator gelangen, wodurch die Stromleiter der Spulen mit den Kontakten des Kontaktträgers elektrisch leitend verbunden sind.
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Für einen Elektromotor, der ein Lagerschild aufweist, sieht Anspruch 7 vor, dass die Kontakte des Kontaktträgers elektrisch isoliert durch den Lagerschild durchtreten. Der Lagerschild ist ein Deckel, der an oder in einem Gehäuse des Elektromotors angebracht ist und der eine Lageraufnahme für ein Wellenlager einer Motorwelle des Elektromotors aufweist. Der Lagerschild weist beispielsweise Löcher auf, durch die die Kontakte des Kontaktträgers achsparallel durchtreten. Die elektrische Isolierung kann durch einen die Kontakte umschließenden Luftspalt bewirkt sein. Vorzugsweise ist elektrisch isolierendes Material zwischen den Kontakten und dem Lagerschild an Durchtrittstellen vorgesehen, um einen Kontakt der Kontakte mit dem Lagerschild zu verhindern.
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Insbesondere ist die Erfindung für einen elektronisch kommutierten Elektromotor vorgesehen.
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Im Anspruch 8 ist der Elektromotor an einem Hydraulikblock angebracht. Er dient beispielsweise als Pumpenmotor zum Antrieb einer Hydropumpe, die in einer Aufnahme des Hydraulikblocks untergebracht ist.
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Gemäß Anspruch 9 ist eine einfache Kontaktierung, d.h. ein Anschluss des Elektromotors an ein elektronisches Steuergerät möglich, das auf einer gegenüberliegenden Seite wie der Elektromotor am Hydraulikblock angebracht ist. Die Kontaktierung erfolgt mittels eines mehrpoligen Verbinders durch ein Loch im Hydraulikblock. Der erfindungsgemäße Kontaktträger ermöglicht die Anordnung des mehrpoligen Verbinders exzentrisch und achsparallel zum Elektromotor, wodurch die Kontaktierung des Elektromotors ohne zusätzliche Steckverbinder oder dgl. möglich ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Achsschnitt eines erfindungsgemäßen Elektromotors;
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2 einen Achsschnitt eines Stators des Elektromotors aus 1; und
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3 einen erfindungsgemäßen Hydraulikblock mit dem Elektromotor aus 1 in einer Seitenansicht.
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Ausführungsform der Erfindung
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Der in 1 gezeigte, erfindungsgemäße Elektromotor 1 ist ein elektronisch kommutierter Elektromotor 1. Er weist einen kreisringförmigen Stator 2 auf, der in 2 einzeln dargestellt ist. Der Stator 2 weist eine Anzahl Spulen 3 auf, die äquidistant in einem Kreis angeordnet sind. Die Spulen 3 sind in einem kreisringförmigen, mehrteiligen Spulenträger 4 aus Kunststoff gehalten, von dessen einer Stirnseite Drahthalter 5 abstehen. Die Drahthalter 5 halten abisolierte Kontaktierabschnitte 6 von Stromleitern der Spulen 3. Die Kontaktierabschnitte 6 sind in Sekantenrichtungen auf der einen Stirnseite des Spulenträgers 4 und damit des Stators 2 angeordnet. Sie erstrecken sich jeweils ein kurzes Stück in den Sekantenrichtungen und sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die Kontaktierabschnitte 6 der Stromleiter der Spulen 3 sind also in einer Radialebene des Stators 2 angeordnet.
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An der die Kontaktierabschnitte 6 aufweisenden Stirnseite des Stators 2 des Elektromotors 1 ist ein Kontaktträger 7 aus Kunststoff, also aus einem elektrisch isolierenden Material, angeordnet. In der Ausführungsform ist der Kontaktträger kreisringförmig und liegt an Stirnenden der Drahthalter 5 an.
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Der Kontaktträger 7 weist mehrere, in der gezeichneten und beschriebenen Ausführungsform drei, elastische Federzungen 8 auf, die einstückig mit dem Kontaktträger 7 sind, achsparallel vom Kontaktträger 7 abstehen und in radialer Richtung federn. Die Federzungen 8 liegen außen an dem kreisringförmigen Spulenträger 4 des Stators 2 an und zentrieren dadurch den Kontaktträger 7 am Stator 2.
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Die Federzungen 8 des Kontaktträgers 7 liegen in flachen Nuten 9 am Außenumfang des Spulenträgers 4 ein und sichern dadurch den Kontaktträger 7 in einer vorgesehenen Winkelstellung am Spulenträger 4 bzw. am Stator 2. Eine axiale Lage des Kontaktträgers 7 am Spulenträger 4 und damit am Stator 2 des Elektromotors 1 ist durch die Anlage des Kontaktträgers 7 an den Drahthaltern 5 des Spulenträgers 4 definiert.
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Der Kontaktträger 7 weist eine gleiche Anzahl elektrische Kontakte 10 wie der Stator 2 Kontaktierabschnitte 6 auf. Die elektrischen Kontakte 10 sind Streifen aus Metall und können auch als Zungenkontakte aufgefasst werden. Sie durchsetzen den kreisringförmigen Kontaktträger 7 und stehen auf beiden Seiten vor. Die elektrischen Kontakte 10 sind achsparallel zum Kontaktträger 7 und zum Stator 2 angeordnet. Die elektrischen Kontakte 10 sind an den Stellen angeordnet, an denen sich die Kontaktierabschnitte 6 der Stromleiter der Spulen 3 befinden. Eine winkelrichtige Zuordnung ist durch die Federlaschen 8 des Kontaktträgers 7, die in den Nuten 9 am Außenumfang des Spulenträgers 4 einliegen, gewährleistet.
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Auf einer dem Spulenträger 4 zugewandten Seite des Kontaktträgers 7 weisen die elektrischen Kontakte 10 einen durch Stanzen und Umbiegen gebildeten Gabelkontakt 11 mit einer Federzunge 12 auf. In einem Spalt der Gabelkontakte 11 der elektrischen Kontakte 10 liegen die Kontaktierabschnitte 6 der Stromleiter der Spulen 3 des Stators 2 des Elektromotors 1 ein. Die elektrischen Kontakte 10 bzw. ihre Federzungen 12 sind in radialer Richtung federnd und liegen mit einer Vorspannung, d.h. mit einem Kontaktdruck, an den Kontaktierabschnitten 6 an. Zusätzlich sind die elektrischen Kontakte 10 durch eine Verschweißung mit den Kontaktierabschnitten 6 mechanisch und elektrisch leitend verbunden. Die Spulen 3 des Stators 2 lassen sich an den elektrischen Kontakten 10 des Kontaktträgers 7 kontaktieren, d.h. elektrisch anschließen, die auf einer dem Spulenträger 4 abgewandten Seite des Kontaktträgers 7 gut zugänglich sind. Die Kontaktierabschnitte 6 der Stromleiter der Spulen 3 sind auf der Stirnseite des Spulenträgers 4 und damit des Stators 2, auf der sie sich befinden, achsparallel zugänglich, d.h. in axialer Richtung gesehen nicht verdeckt, so dass durch ein axiales Zusammenbringen des Kontaktträgers 7 mit dem Spulenträger 4 des Stators 2 die Kontaktierabschnitte 6 der Stromleiter der Spulen 3 des Stators 2 in die Gabelkontakte 11 der elektrischen Kontakte 10 des Kontaktträgers 7 gelangen. Das axiale Zusammenbringen kann auch als Zusammenstecken, Aufstecken oder Aufsetzen des Kontaktträgers 7 mit bzw. auf den Spulenträger 4 des Stators 2 aufgefasst werden. Der Stator 2 ist mit dem Kontaktträger 7 in ein zylindrisches, topfförmiges und auf einer Seite geschlossenes Motorgehäuse 13 eingepresst oder das Motorgehäuse 13 ist auf den Stator 2 aufgeschrumpft, wobei andere Zusammenbaumöglichkeiten nicht ausgeschlossen sind. Auf der geschlossenen Seite weist das Motorgehäuse einen koaxialen Lagersitz 14 auf, in das ein Wellenlager 15 eingesetzt ist, in dem eine Motorwelle 16 drehbar gelagert ist. Auf der Motorwelle 16 ist ein Rotor 17 des Elektromotors 1 angeordnet.
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Auf einer offenen Seite ist ein Lagerschild 18 in das Motorgehäuse 13 eingepresst. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist der Lagerschild 18 mehrfach durchmessergestuft, er weist einen koaxialen Lagersitz 19 auf, in das ein Wellenlager 20 eingesetzt ist, das die Motorwelle 16 drehbar lagert. Der Lagerschild 18 weist Löcher auf, durch die die elektrischen Kontakte 10 berührungslos und damit elektrisch isoliert durchtreten. Vorzugsweise ist eine die Kontakte 10 umschließende elektrische Isolierung in den Löchern 21 des Lagerschilds 18 vorgesehen.
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Der Elektromotor 1 dient einem Hubantrieb eines Kolbens 22 in einer Kolbenbohrung 23 eines Hydraulikblocks 24, der in 3 dargestellt ist. Der Hubantrieb des Kolbens 22 erfolgt über ein Planetengetriebe 25 und einen Kugelgewindetrieb 26.
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Der Elektromotor 1 ist an einer Flachseite des Hydraulikblocks 24 angebracht, der ein quaderförmiger, flacher Klotz aus einer Aluminiumlegierung ist. Der Hydraulikblock 24 weist eine Hauptbremszylinderbohrung 27 und durchmessergestufte, zylindrische Sacklöcher als Aufnahmen für hydraulische Bauelemente einer Bremsregelung sowie zum Anschluss von Bremsleitungen zur Verbindung mit hydraulischen Radbremsen auf. Die Aufnahmen für die hydraulischen Bauelemente sind zur Vereinfachung nicht gezeichnet. Solche hydraulischen Bauelemente sind Magnetventile, Rückschlagventile, Hydrospeicher und Dämpferkammern, die durch eine Verbohrung des Hydraulikblocks 24 hydraulisch miteinander verschaltet sind. Bestückt mit den hydraulischen Bauelementen bildet der Hydraulikblock 24 ein Hydroaggregat, das das oder jedenfalls ein Kernstück einer Bremsregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage bildet. Die Bremsregelung ermöglicht eine radindividuelle Bremsdruckregelung und damit Bremskraftregelung wie beispielsweise Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf- und Fahrdynamikregelung bzw. elektronische Stabilisierungsprogramme, für die die Abkürzungen ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich sind. Solche Hydraulikblöcke 24 und Bremsregelungen sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. Eine Hydropumpe mit dem Kolben 22, der in der Kolbenbohrung 23 im Hydraulikblock 24 axial verschieblich und mit dem Elektromotor 1 zu einem Hub antreibbar ist, ermöglicht eine Fremdkraftbremsung und wird für die Bremsregelung eingesetzt.
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Auf einer dem Elektromotor 1 gegenüberliegenden Flachseite des Hydraulikblocks 24 ist ein elektronisches Steuergerät 28 für die Bremsregelung angebracht. Durch ein Loch 29, das den Hydraulikblock 24 senkrecht zu seinen Flachseiten durchsetzt, ist der Elektromotor 1 elektrisch an das elektronische Steuergerät 28 angeschlossen. Zu diesem Zweck weist der Elektromotor 1 einen stiftförmigen, mehrpoligen elektrischen Verbinder 30 auf, der exzentrisch und achsparallel am Elektromotor 1 angeordnet ist. Der Verbinder 30 ist an einem kreisringförmigen Stromverteiler 31 angebracht, der auf einer dem Stator 2 gegenüberliegenden Seite im Lagerschild 18 angeordnet ist. Der Stromverteiler 31 weist elektrische Leiter 32 auf, die elektrisch leitend mit den elektrischen Kontakten 10 des Kontaktträgers 7 verbunden sind, die durch den Lagerschild 18 durchtreten. Die Leiter 32 verbinden die elektrischen Kontakte 10 mit dem mehrpoligen Verbinder 30. Durch die Befestigung des Elektromotors 1 an der einen Flachseite und des elektronischen Steuergeräts 28 an der gegenüberliegenden Flachseite des Hydraulikblocks 24 sind die Spulen 3 des Stators 2 des Elektromotors 1 elektrisch an das elektronische Steuergerät 28 angeschlossen, ohne dass es einer weiteren Manipulation bedarf. Die einzige elektrische Schnittstelle zwischen dem elektronischen Steuergerät und dem Elektromotor 1 ist die Verbindung des mehrpoligen Verbinders 30 mit dem elektronischen Steuergerät 28, die durch die Befestigung des Elektromotors 1 und des elektronischen Steuergeräts 28 an gegenüberliegenden Flachseiten des Hydraulikblocks 24 zustande kommt. Damit ist eine hohe Sicherheit des elektrischen Anschlusses des Elektromotors 1 an das elektronische Steuergerät 28 gewährleistet.
