DE102019104650A1

DE102019104650A1 - Antriebsvorrichtung für Fahrzeug-Dachkomponenten

Info

Publication number: DE102019104650A1
Application number: DE102019104650.5A
Authority: DE
Inventors: Ramalingesh Sunilkumar; Rajesh Gurupatham Jayaraj
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CN113169624A; WO2020173905A1; US20210379971A1; EP3931951A1

Abstract

Die Erfindung schafft eine Antriebsvorrichtung für die Dachkomponenten eines Fahrzeugs, wie etwa ein Schiebedach und ein Sonnenschutzrollo, aufweisend einen Elektromotor (O), der über ein Getriebe ein Spiralkabel (C) antreibt, das zur Betätigung der Dachkomponenten an diesem festgelegt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Elektromotor ein parallel zur Einbauhöhe (z) der Antriebsvorrichtung in ein Fahrzeugdach ausgerichteter Außenläufer-Elektromotor flacher Bauform ist, dessen radförmiger Außenläufer über ein an seinem Außenumfang vorgesehenes Schneckengewinde mit zwei Gewindespindeln im Eingriff steht, die das Spiralkabel (C) antreiben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für die Dachkomponenten eines Fahrzeugs, wie etwa ein Schiebedach und ein Sonnenschutzrollo, aufweisend einen Elektromotor, der über ein Getriebe ein Spiralkabel antreibt, das zur Betätigung der Dachkomponenten an diesem festgelegt ist.
6 zeigt einen Elektromotor, der in der eingangs genannten Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug-Schiebedach zusammen mit einem Schneckengetriebe zum Einsatz kommt. Aus dem rechten Teil von 6 geht die Einbauhöhe z des Elektromotors, die die Einbauhöhe der Schiebedach-Antriebsvorrichtung bestimmt, und die aufgrund dessen quer zur Fahrzeughöhenerstreckung ausgerichtete Antriebsachse dessen Außendurchmesser entspricht, in einem Fahrzeugdach hervor. Diese beträgt typischerweise 33, 8 mm. Bekannt ist auch eine Ausführungsform eines derartigen Elektromotors mit einer Bauhöhe z von 30,00 mm. Die Einbauhöhe des Elektromotors, der die Bauhöhe der Schiebdach-Antriebsvorrichtung bestimmt, ist vor allem bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb kritisch, die einen Einbau der Batterie zur Speisung dieses Antriebs im Bodenbereich des Fahrzeugs vorsehen. In diesem Fall kommt es auf jeden Millimeter Bauhöhe des Elektromotors der Schiebedach-Antriebsvorrichtung an, da die Bauhöhe der Fahrzeugkarosserie festliegt. Auch die Kopffreiheit von Passagieren ist dadurch betroffen. Eine Verringerung des Außendurchmessers des in 6 gezeigten herkömmlichen Elektromotors zur Gewinnung von Freiraum zugunsten der Passagiere und der Freiheit bei der Wahl der Batterie für den E-Fahrzeug-Antrieb kommt nicht in Betracht, weil diese Verringerung mit einer Verringerung des Drehmoments (Drehmoment = Kraft x Radius) des Elektromotors der Schiebedach-Antriebsvorrichtung einhergeht.
Es sind auch Elektromotoren flacher Bauform bekannt. So gibt es beispielsweise von Printed Motors GmbH (www.printedmotors.com) sogenannte DC-Scheibenläufermotoren, basierend auf Neodym-Eisen-Bor Magneten für hohe Drehzahlen (5.000 1/min) und extrem flache Pancake Motoren basierend auf mit Ferrit- oder Neodym-Eisen-Bor Magnetmaterial mit einer Leistung von 0,13...0,70 Nm (32...220 W). Die zuletzt genannten Motoren sind als Alternative zu den größtenteils im Militärbereich oder in der Messtechnik eingesetzten High Performance Antriebe. Aufgebaut sind sie aus einem gestanzten Gehäuse (Stahlblech), einem einseitig im A-Flansch integrierten Kugellager sowie einer aus Kupferblech ausgestanzte Rotorscheibe mit - je nach Scheibendurchmesser - bis zu 162 Segmenten. Die Scheibe dient auch gleichzeitig als Kollektor, um eine gleichmäßige Kommutierung zu erzielen. Diese Motoren, die mit einer Leistung von 40 und 530 W erhältlich sind, sollen sich durch einen großen Drehzahlstellbereich, einen exakten Rundlauf auch im Schleichgang, und Verschleißarmut auszeichnen. Um bei relativ geringer Bauhöhe ausreichend Leistung zu erbringen, weisen diese bekannten Motoren jedoch einen relativ großen Durchmesser auf, der sie zum Antrieb für Fahrzeug-Schiebedächer in herkömmlicher Weise mit quer zur Fahrzeughöhenerstreckung verlaufender Antriebsachse ungeeignet macht.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug-Schiebedach mit deutlich reduzierter Bauhöhe zu schaffen, ohne das Drehmoment ihres Elektromotors zu beeinträchtigen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgelegt.
Die Erfindung stellt demnach eine Antriebsvorrichtung für die Dachkomponenten eines Fahrzeugs bereit, wie etwa ein Schiebedach und ein Sonnenschutzrollo, aufweisend einen Elektromotor, der über ein Getriebe ein Spiralkabel antreibt, das zur Betätigung der Dachkomponenten an diesem festgelegt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Elektromotor ein parallel zur Einbauhöhe der Antriebsvorrichtung in ein Fahrzeugdach ausgerichteter Außenläufer-Elektromotor flacher Bauform ist, dessen radförmiger Außenläufer über ein an seinem Außenumfang vorgesehenes Schneckengewinde mit zwei Gewindespindeln im Eingriff steht, die das Spiralkabel antreiben.
Die Erfindung nutzt daher die flache Bauform eines Außenläuferelektromotors für dessen Einsatz in einer Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug-Schiebedach, indem dieser Motor mit seiner Drehachse parallel zur Fahrzeughöhenerstreckung verlaufend eingesetzt wird und der Außenläufer zum Antrieb des Schiebedachs über das mit diesem verbundene Spiralkabel eingesetzt wird. Dies ergibt eine im Vergleich zum Stand der Technik deutlich kompaktere Bauform für die Schiebdach-Antriebsvorrichtung in Richtung der Fahrzeughöhenerstreckung. Realisieren lässt sich auf diese Weise eine Bauhöhe z des Elektromotors und damit der gesamten Schiebedach-Antriebsvorrichtung z von 16 mm im Vergleich zu den 33,8mm bzw. 30,00mm beim Stand der Technik.
Der den Rotor des Elektromotors bildende Außenläufer ist vorteilhafterweise als Schneckenrad gebildet, das an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten zwei mit dem Spiralkabel verbundene Leitspindeln antreibt. Das Schneckenrad erfüllt zusammen mit den Leitspindeln die Funktion eines Getriebes, das in dieser Gestalt eine geringstmögliche Bauhöhe besitzt und kostengünstig herstellbar ist.
Der Stator des Außenläufer- Elektromotors besteht demnach vorteilhafterweise aus der Motorwicklung des Elektromotors.
Die Oberseite des Rotors ist bevorzugt mit radial verlaufenden, quer gestellten Kühlflügeln versehen, um eine schnelle, wirksame Wärmeableitung zu gewährleisten. Vorteilhafterweise verlaufen die Kühlflügel um 2 mm geneigt. Diese Flügelkonstruktion trägt im Falle eines Sonnenschutzrollos dazu bei, den Luftstrom in Schließrichtung des Sonnenschutzrollos zu erhöhen, wenn der Motor gegen die Feder laufen muss, mit der das Rollo rückgehalten ist.
Die bevorzugt genutzte Getriebeübersetzung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung von 13:22 maximiert die Kraft, die erforderlich ist, die bevorzugt angestrebte Geschwindigkeit (80 mm / s) zur Bewegung der Dachkomponente, wie etwa des Schiebedachs zu erreichen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion des Elektromotors für die erfindungsgemäß Antriebsvorrichtung gestattet in der Praxis die Realisierung einer Bauhöhe (z) von 16 bis 18mm, die damit deutlich geringer ist als im Stand der Technik.
Das Schneckenrad ersetzt vorteilhafterweise das Motorgehäuses des Außenläufer-Elektromotors, was zur Minimierung der Herstellungskosten ebenso beiträgt wie die Gewicht einsparende Ausbildung des Schneckenrads aus Kunststoff.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Außenläufermotor als bürstenlos betriebener Elektromotor ausgebildet. Durch das bürstenlose Design wird eine hohe Lebensdauer des Motors gewährleistet. Außerdem entfällt dadurch lästiges hochfrequentes Bürstenrauschen.
Nachfolgend wir die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

1 zeigt eine Schrägansicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
2 zeigt eine Schrägansicht und eine Draufsicht des Außenläufers des Elektromotors der Antriebsvorrichtung von 1,
3 zeigt eine Schrägansicht und eine Draufsicht der Kühlflügelstruktur des Außenläufers (oberer Figurenteil) sowie mit dieser Struktur erreichbare Kühlströmung senkrecht zur Linie X-X' in der Darstellung der Struktur rechts oben (unterer Figurenteil),
4 das Stator-Design (linker Figurenteil) und die erzielbare magnetische Flussdichte (rechter Figurenteil),
5 zeigt eine Schrägansicht (linker Figurenteil) und eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung von 1, und
6 zeigt eine Schrägansicht (linker Figurenteil) und eine Stirnansicht (rechter Figurenteil) einer Antriebsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

6 ist einleitend zum Stand der Technik erläutert.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 1 bis 5 gezeigt.
Die in 1 gezeigte Ausführungsform der Antriebsvorrichtung für die Dachkomponenten eines Fahrzeugs, wie etwa ein Schiebedach und ein Sonnenschutzrollo umfasst einen Elektromotor O, der über ein Getriebe ein Spiralkabel C antreibt, das zur Betätigung der jeweiligen, nicht gezeigten Dachkomponente an diesem festgelegt ist. Der Elektromotor O ist ein parallel zur Einbauhöhe z (s. Rechter Teil von 5 mit z= 18 mm) der Antriebsvorrichtung in ein Fahrzeugdach ausgerichteter Außenläufer-Elektromotor flacher Bauform, dessen Außenläufer mit zwei Gewindespindeln L im Eingriff steht, die das Spiralkabel C und damit die Dachkomponente antreiben.
2 zeigt zwei nebeneinander liegende Ansichten des Außenläufer-Elektromotors O von 1. Mit W ist ein Schneckengewinde bezeichnet, das auf der Außenseite des radförmigen Außenläufers des Elektromotors vorgesehen ist und mit den beiden Gewindespindeln L im Kämmeingriff steht. Mit M ist eine Magnetbaugruppe bezeichnet, die auf der Innenseite des radförmigen Außenläufers vorgesehen ist. Mit F sind über den Umfang des Außenläufers regelmäßig beabstandete Öffnungen einer Schaufelradabdeckung bezeichnet, die in Plattengestalt auf der Oberseite des Außenläufers angebracht ist. Vier weitere nicht mit Bezugsziffern bezeichnete Öffnungen in Kleeblattanordnung befinden sich im Zentrum der Schaufelradanordnung F.
Unter der plattenförmigen Schaufelradabdeckung F befindet sich das in 1 und 2 nicht sichtbare, in 3 gezeigte schneckenhausförmige Schaufelrad zur Kühlung des Elektromotors O. Das durch die Rotation des Schaufelrads erzielbare Strömungsprofil ist im unteren Teil von 3 gezeigt.
4 zeigt das Stator-Design (linker Figurenteil) des Elektromotors O und die erzielbare magnetische Flussdichte (rechter Figurenteil).
5 zeigt eine Schrägansicht (linker Figurenteil) und eine Stirnansicht (rechter Figurenteil) der Antriebsvorrichtung von 1. Die Stirnansicht verdeutlicht die extrem flache Bauform des Außenläufer-Elektromotors, die die Realisierung einer Bauhöhe der Antriebsvorrichtung von gerade einmal 16mm gewährleistet im Vergleich zu der Bauhöhe von 33,8mm der Antriebsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Claims

Antriebsvorrichtung für die Dachkomponenten eines Fahrzeugs, wie etwa ein Schiebedach und ein Sonnenschutzrollo, aufweisend einen Elektromotor (O), der über ein Getriebe ein Spiralkabel (C) antreibt, das zur Betätigung der Dachkomponenten an diesem festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein parallel zur Einbauhöhe (z) der Antriebsvorrichtung in ein Fahrzeugdach ausgerichteter Außenläufer-Elektromotor flacher Bauform ist, dessen radförmiger Außenläufer über ein an seinem Außenumfang vorgesehenes Schneckengewinde mit zwei Gewindespindeln im Eingriff steht, die das Spiralkabel (C) antreiben.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der den Rotor des Elektromotors bildende Außenläufer als Schneckenrad gebildet ist, das an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten zwei mit dem Spiralkabel (C) verbundene Leitspindeln antreibt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stator des Außenläufer- Elektromotors (O) aus der Motorwicklung besteht.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Oberseite des Rotors mit radial verlaufenden, quer gestellten Kühlflügeln versehen ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ihre Getriebeübersetzung von 13:22 beträgt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Außenläufer- Elektromotor (O) eine Bauhöhe (z) von 16mm aufweist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das als Schneckenrad gebildete Außenläuferrad das Motorgehäuse des Außenläufer-Elektromotors (O) ersetzt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Schneckenrad aus Kunststoff besteht.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Außenläufermotor ein bürstenlos betriebener Elektromotor (O) ist.