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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Wischermotor mit einem erfindungsgemäßen Elektromotor.
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Ein bürstenloser Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus Praxis bereits bekannt. Der bekannte Elektromotor ist als Bestandteil eines Wischermotors ausgebildet und weist einen Rotor auf, der innerhalb des Gehäuses des Wischermotors drehbar gelagert ist. Der Rotor umfasst einen im Wesentlichen topfförmigen, aus Metall bestehenden Magnetelementträger, an dessen Außenumfang Rotormagnete angeordnet sind, die mit einem ebenfalls im Gehäuse des Wischermotors ortsfest angeordneten, Drahtwicklungen aufweisenden Stator zusammenwirken. Der Rotor weist darüber hinaus einen Verzahnungsabschnitt auf, der innerhalb des Wischermotors mit Verzahnung an einem Getrieberad kämmt. Radial innerhalb des Magnetelementträgers ist eine Lagereinrichtung für den Rotor angeordnet, die einerseits den Außenumfang der Welle umfasst und andererseits radial innerhalb eines der Lagerung der Lagereinrichtung dienenden Gehäuseteils angeordnet ist. Die Stirnseite, von der die Ausnehmung an dem Magnetelementträger ausgeht, ist dabei auf der dem Verzahnungsabschnitt abgewandten Seite, d.h. in Richtung zur Außenseite des Gehäuses des Wischermotors, angeordnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße bürstenlose Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass er bei kompakter Bauweise durch Aufnahme wenigstens eines Bauteils innerhalb der Ausnehmung des Magnetelementträgers gleichzeitig einen Montageprozess ermöglicht, bei dem beim axialen Einführen des Rotors in ein Gehäuse die im Bereich der Ausnehmung des Magnetelementträgers angeordnete Lagereinrichtung gleichzeitig im Eingriff bzw. in Wirkverbindung mit einem die Lagereinrichtung aufnehmenden Gehäuseabschnitt gelangt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass die Stirnseite, von der die Ausnehmung ausgeht, auf der dem Verzahnungsabschnitt der Welle zugewandten Seite ausgebildet ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors sind in den Unteransprüchen angeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine, innerhalb der Ausnehmungen des Magnetelementträgers angeordnete weitere Bauteil Teil einer Lagereinrichtung für den Rotor ist. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Bauteile bzw. Elemente beschränkt sein.
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Die Lagereinrichtung umfasst wenigstens einen Lagerkörper, der drehfest mit der Welle verbunden ist. Weiterhin weist die Lagereinrichtung zusätzlich eine Lageraufnahme an einem Gehäuseelement auf, die dazu ausgebildet ist, den Lagerkörper aufzunehmen.
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Der Magnetelementträger ist insbesondere topfförmig ausgebildet, besteht aus Metall und ist als Tiefziehteil ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, den Magnetelementträger beispielsweise aus Stahl kostengünstig und mit relativ geringer Masse herstellen zu können.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Magnetelementträgers sieht vor, dass der Magnetelementträger mehrere, in Bezug zur Drehachse vorzugsweise in gleichgroßen Winkelabständen angeordnete Ausnehmungen zur Aufnahme von Wuchtgewichten aufweist, und dass die Wuchtgewichte in den Ausnehmungen unter Ausbildung jeweils einer Pressverbindung aufgenommen sind. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, die Wuchtgewichte ohne zusätzliche Befestigungselemente und ohne zusätzlichen Bauraum für die Wuchtgewichte außerhalb des Magnetelementträgers an dem Magnetelementträger befestigen zu können.
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Um den Magnetelementträger ohne zusätzliche Bauelemente drehfest mit der Welle des Rotors verbinden zu können, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die Welle in eine konzentrisch zur Drehachse im Magnetelementträger ausgebildete Öffnung axial einführbar und mit dem Magnetelementträger starr verbindbar ist. Da die Welle typischerweise ebenso wie der Magnetelementträger aus Stahl besteht, kommt eine Vielzahl von Verbindungsmethoden zwischen der Welle und dem Magnetelementträger in Frage, beispielsweise stoffschlüssige Verbindungen wie Schweißen, kraftschlüssige Verbindungen, wie eine Stemmverbindung, oder aber zusätzliche, separate Befestigungselemente.
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Die Erfindung umfasst auch einen Wischermotor mit einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotor. In einer Weiterbildung des Wischermotors weist dieser ein Getriebegehäuse auf, wobei der Elektromotor mit dem Magnetelementträger bereichsweise innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
- 1 eine Schnittdarstellung eines Wischermotors unter Verwendung eines erfindungsgemäßen bürstenlosen Elektromotors,
- 2 einen Teilbereich des Elektromotors in einer vergrößerten, teilweise geschnittenen Darstellung,
- 3 ein Detail der 2 in nochmals vergrößerter Darstellung und
- 4 eine Schnittansicht in Richtung IV-IV der 2 im Bereich eines Magnetträgerelements und einer darin angeordneten Lagereinrichtung.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 sind stark vereinfacht wesentliche Bestandteile eines Wischermotors 100 zum Reinigen von Fahrzeugscheiben dargestellt. Der Wischermotor 100 weist einen bürstenlosen Elektromotor 10 auf, der innerhalb eines Gehäuses 11 des Wischermotors 100 angeordnet ist. Das Gehäuse 11 umfasst ein Getriebegehäuse 12, an das ein Motorgehäuse 13, welches insbesondere topfförmig ausgebildet ist, anflanschbar ist.
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Innerhalb des Getriebegehäuses 12 ist ein aus Kunststoff bestehendes Getrieberad 15 angeordnet, das in einer Achse 16 drehbar gelagert ist. Konzentrisch zur Achse 16 wirkt das Getrieberad 15 auf eine Abtriebswelle 18, die zum zumindest mittelbaren Betätigen bzw. Antreiben eines in den Figuren nicht dargestellten Scheibenwischers dient. Das Getrieberad 15 weist an seinem Außenumfang eine Schrägverzahnung 19 auf, die mit einer Schneckenverzahnung 21 in einem Verzahnungsabschnitt 22 eines Rotors 25 des Elektromotors 10 kämmt.
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Der Rotor 25 umfasst eine in einer Drehachse 53 gelagerte Welle 26, an der auch der Verzahnungsabschnitt 22 ausgebildet ist. Das in das Getriebegehäuse 15 von der Seite des Motorgehäuses 13 her hineinragende Ende der Welle 26 bzw. des Rotors 25 ist mittels einer ersten Lagereinrichtung 28 mit einem Lagerkörper 27 in einer topfförmigen Aufnahme 29 des Getriebegehäuses 12 drehbar gelagert. Zur axialen Fixierung bzw. Positionierung der ersten Lagereinrichtung 28 und des Rotors 25 dient ein Sicherungselement 30, das senkrecht zur Zeichenebene der 1 in das Getriebegehäuse 12 bzw. eine entsprechende Aufnahme im Getriebegehäuse 12 eingeführt werden kann, und dessen der ersten Lagereinrichtung 28 zugewandte Stirnfläche 31 einen ersten Axialanschlag für die erste Lagereinrichtung 28 ausbildet. Eine in der Aufnahme 29 ausgebildete Stufe 32 bildet einen zweiten Axialanschlag für die erste Lagereinrichtung 28 aus, so dass die erste Lagereinrichtung 28 in dem Gehäuse 11 in axialer Richtung positioniert ist.
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Auf der dem Verzahnungsabschnitt 22 der ersten Lagereinrichtung 28 abgewandten Seite ist eine zweite Lagereinrichtung 34 mit einem Lagerkörper 35 angeordnet, wobei der Lagerkörper 35 identisch zum Lagerkörper 27 der ersten Lagereinrichtung 28 ausgebildet ist, d.h. insbesondere auch denselben Außendurchmesser aufweist. Der Lagerkörper 35 der zweiten Lagereinrichtung 34 ist, wie insbesondere anhand der 1 und 4 erkennbar ist, radial bereichsweise in einer Lageraufnahme 38 des Getriebegehäuses 12 aufgenommen. Die Lageraufnahme 38 ist in etwa hülsenförmig ausgebildet und beispielsweise über einen Steg mit dem Getriebegehäuse 12 vorzugsweise monolithisch verbunden.
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Wie insbesondere anhand der 4 erkennbar ist, weist die hülsenförmige Lageraufnahme 38 einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 40 auf, dessen Öffnungsweise w größer als der Durchmesser d der Welle 26 in einem dem Verzahnungsabschnitt 22 zugewandten Abschnitt 41 der Welle 26 ist. Auch erkennt man, dass die Lageraufnahme 38 den Lagerkörper 35 radial lediglich bereichsweise, jedoch um mehr als 180°, radial umfasst. Weiterhin ist anhand der 1 erkennbar, dass mit der Welle 26 ein Magnethalter 42 befestigt ist, der in seinem Außenumfang eine Vielzahl von Magnetelementen 43 als Bestandteil einer Sensoreinrichtung trägt. Mittels der Magnetelemente 43 lässt sich die Drehwinkelstellung der Welle 26 detektieren. Wesentlich ist auch, dass der Magnethalter 42 axial innerhalb der Lageraufnahme 38 angeordnet und mit radialem Spalt zu dieser angeordnet ist.
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Wie weiterhin anhand der 1 bis 4 erkennbar ist, ist sowohl der Lagerkörper 35 der zweiten Lagereinrichtung 34 als auch die Lageraufnahme 38 bereichsweise innerhalb eines topfförmigen Magnetelementträgers 45 angeordnet, der dazu dient, an einer Außenfläche Magnetelemente 46 (1) zu tragen, die mit einem nicht dargestellten Stator des Elektromotors 10 zusammenwirken. Der aus ferromagnetischem Material wie Stahl bestehende, im Tiefziehverfahren hergestellte Magnetelementträger 45 weist hierzu eine Ausnehmung 48 auf, die von der dem Verzahnungsabschnitt 22 zugewandten Stirnseite 49 des Magnetelementträgers 45 ausgeht. Die Ausnehmung 48 selbst erstreckt sich radial von der Innenseite eines Mantelabschnitts 50 des Magnetelementträgers 45 in Richtung zur Welle 26 hin. Die Ausnehmung 48 ist somit zylindrisch ausgebildet. Auf der dem Verzahnungsabschnitt 22 zugewandten Seite weist die Stirnseite 49 einen radial umlaufenden Flansch 52 auf, der entsprechend der Darstellung der 4 in gleichmäßigen Winkelabständen um die Drehachse 53 der Welle 26 bzw. des Magnetelementträgers 45 angeordnete, im Ausführungsbeispiel jeweils eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisende erste Ausnehmungen 54 in Form von Durchgangsöffnungen zur Aufnahme von Wuchtgewichten 55 aufweist, die unter Ausbildung einer Pressverbindung in den ersten Ausnehmungen 54 angeordnet sind. Auf der der Stirnseite 49 abgewandten Seite weist der Magnetelementträger 45 einen senkrecht zur Drehachse 53 verlaufenden Wandabschnitt 56 auf, der eine Durchgangsbohrung 57 zur Verbindung mit der Welle 26 aufweist, wobei die Welle 26 im Bereich der Durchgangsbohrung 57 starr mit dem Magnetelementträger 45 verbunden ist. Weiterhin sind im Bereich des Wandabschnitts 56, wie insbesondere anhand der 4 erkennbar ist, ebenfalls mehrere, in gleichmäßigen Winkelabständen um die Drehachse 53 angeordnete, zusätzliche Ausnehmungen 58 zur Aufnahme von Wuchtgewichten 55 ausgebildet.
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Der soweit beschriebene Elektromotor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektromotor
- 11
- Gehäuse
- 12
- Getriebegehäuse
- 13
- Motorgehäuse
- 15
- Getrieberad
- 16
- Achse
- 18
- Abtriebswelle
- 19
- Schrägverzahnung
- 21
- Schneckenverzahnung
- 22
- Verzahnungsabschnitt
- 25
- Rotor
- 26
- Welle
- 27
- Lagerkörper
- 28
- erste Lagereinrichtung
- 29
- Aufnahme
- 30
- Sicherungselement
- 31
- Stirnfläche
- 32
- Stufe
- 34
- zweite Lagereinrichtung
- 35
- Lagerkörper
- 38
- Lageraufnahme
- 40
- Schlitz
- 41
- Abschnitt
- 42
- Magnethalter
- 43
- Magnetelement
- 45
- Magnetelementträger
- 46
- Magnetelement
- 48
- Ausnehmung
- 49
- Stirnseite
- 50
- Mantelabschnitt
- 52
- Flansch
- 53
- Drehachse
- 54
- Ausnehmung
- 55
- Wuchtgewicht
- 56
- Wandabschnitt
- 57
- Durchgangsbohrung
- 58
- Ausnehmung
- 100
- Wischermotor
- d
- Durchmesser
- w
- Öffnungsweite
