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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Aktuator, beispielsweise eine Parkbremse eines Kraftfahrzeugs, eine Hydraulikpumpe oder ein Stellventil, mit einer elektrischen Maschine, die einen in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor und einen gehäusefesten Stator aufweist, mit einem in einem hülsenförmigen Endabschnitt des Gehäuses angeordneten Lagerschild, der zumindest eine Lagerstelle zur drehbaren Lagerung einer den Rotor tragenden Antriebswelle der elektrischen Maschine aufweist, und mit einem radial von dem Endabschnitt vorstehenden Anbauflansch zur Befestigung der Antriebseinrichtung an dem Aktuator.
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Stand der Technik
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Antriebseinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Antriebseinrichtungen mit elektrischen Maschinen werden diese häufig mithilfe eines Anbauflanschs an einem zu betreibenden Aktuator, wie beispielsweise an dem Gehäuse einer Pumpe oder an dem Gehäuse einer Bremseinrichtung befestigt. Der Anbauflansch weist üblicherweise einen kreisringförmigen Flanschabschnitt auf, der zur Anlage an dem Aktuator dient. Dabei kann der Flanschabschnitt beispielsweise durch Verschrauben, Verkleben, Verschweißen oder Verklemmen an dem Aktuator befestigt werden. Zwischen dem Flanschabschnitt an dem Aktuator, insbesondere an dem Gehäuse des Aktuators wird dabei in der Regel eine Dichtfläche ausgebildet, durch welche beispielsweise verhindert wird, dass Flüssigkeit oder Feuchtigkeit in den Aktuator und/oder die elektrische Maschine gelangen kann. Üblicherweise ist dabei der Anbauflansch einstückig mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine ausgebildet, um eine sichere Abdichtung und Verbindung zu dem Aktuator zu gewährleisten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Montage der Antriebseinrichtung selbst vereinfacht und insbesondere eine Variabilität der Antriebseinrichtung in kostengünstiger Art und Weise erreicht wird, sodass die Antriebseinrichtung an unterschiedliche Anforderungen auf einfache Art und Weise anpassbar ist. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Anbauflansch einstückig mit dem Lagerschild ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung wird der Anbauflansch somit nicht von dem Gehäuse der elektrischen Maschine, sondern von dem Lagerschild, das in dem Gehäuse angeordnet ist, gebildet. Dazu muss das Lagerschild über das Gehäuse der elektrischen Maschine hinaus sowohl axial als auch radial vorstehen. Damit bildet der Lagerschild selbst die Schnittstelle zwischen Aktuator und elektrischer Maschine. Der Vorteil hierbei ist, dass durch eine einfache Anpassung des Lagerschilds oder durch eine einfache Anpassung der Anordnung des Lagerschilds an dem Gehäuse der elektrischen Maschine die Antriebseinrichtung insgesamt an unterschiedliche Aktuatoren, insbesondere in Bezug auf eine axiale Beabstandung der Antriebswelle zu dem Aktuator, anpassbar ist. Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass die Einbautiefe des Lagerschilds in dem Gehäuse der elektrischen Maschine variabel ist, wodurch der axiale Abstand von dem Anbauflansch zu beispielsweise einem freien Ende der Antriebswelle auf eine gewünschte Größe einstellbar ist. Die Aufnahme des von der elektrischen Maschine erzeugten Drehmoments erfolgt dann über das Gehäuse und durch den Lagerschild in den Aktuator und nicht mehr direkt durch das Gehäuse.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Lagerschild einen hülsenförmigen Halteabschnitt auf, der in dem Endabschnitt des Gehäuses befestigt ist, wobei der Anbauflansch an einem freien Ende des Halteabschnitts des Lagerschilds angeordnet beziehungsweise ausgebildet ist. Dadurch, dass der Halteabschnitt hülsenförmig ausgebildet ist, ist er vorteilhaft in dem Endabschnitt des Gehäuses anordenbar, wobei sowohl der Halteabschnitt als auch der Endabschnitt im Querschnitt gesehen kreiszylinderförmig ausgebildet sind, um ein einfaches Zusammenfügen sowie in Umfangsrichtung ein im Wesentliches freies Ausrichten von Anbauflansch beziehungsweise Lagerschild und Gehäuse zueinander zu ermöglichen. Durch die Hülsenform ist der Halteabschnitt unterschiedlich weit in den Endabschnitt des Gehäuses einführbar, wodurch die axiale Länge der Antriebseinrichtung, wie vorstehend bereits beschrieben, einstellbar ist. Der Halteabschnitt ist in dem Gehäuse beispielsweise durch Verkleben, Verschrauben oder Verlöten befestigt.
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Besonders bevorzugt ist der Halteabschnitt in dem Endabschnitt des Gehäuses jedoch durch Reibschluss befestigt. Der Reibschluss wird beispielsweise dadurch realisiert, dass der Außendurchmesser des Halteabschnitts geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Endabschnitts des Gehäuses, sodass eine Presspassung entsteht, durch welche der Halteabschnitt in dem Endabschnitt reibschlüssig gehalten ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lagerschild mit dem Halteabschnitt in den Endabschnitt eingepresst, sodass die Presspassung durch das axiale Einführen des Lagerschilds in den Endabschnitt des Gehäuses erzeugt wird.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Endabschnitt des Gehäuses bevorzugt auf den Halteabschnitt des Lagerschilds aufgeschrumpft. Dazu wird der Endabschnitt des Gehäuses beispielsweise vor dem Zusammenfügen erhitzt, sodass er sich aufweitet und beim Abkühlen durchmesserreduzierend zusammenzieht, sodass er beim Zusammenziehen auf den Halteabschnitt des Lagerschilds aufgeschrumpft wird und dadurch dauerhaft mit diesem durch Reibschluss verbunden ist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Anbauflansch von dem Endabschnitt des Gehäuses axial vorsteht. Dabei wird der axiale Abstand insbesondere in Abhängigkeit von dem anzutreibenden Aktuator gewählt. Insbesondere ist die axiale Länge des Halteabschnitts größer als die axiale Länge des Endabschnitts, und zwar derart größer, dass selbst bei der axial vorstehenden Anordnung des Anbauflansches an dem Gehäuse eine ausreichende Kontaktfläche zwischen Lagerschild und Gehäuse gewährleistet ist, durch welche das Lagerschild in dem Gehäuse reibschlüssig gehalten ist.
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Besonders bevorzugt weist der Endabschnitt des Gehäuses einen Innendurchmesser auf, der über eine axiale Länge, die mindestens der axialen Länge des Halteabschnitts entspricht, konstant ist. Damit weist der Endabschnitt einen durchgehenden Durchmesser auf, sodass die Anordnung des Halteabschnitts in dem Endabschnitt vorteilhaft variabel ist. Insbesondere wird dabei auf einen Durchmessersprung in dem Endabschnitt des Gehäuses verzichtet, wodurch eine maximale Axialerstreckung der Berührungskontaktfläche zwischen Endabschnitt und Halteabschnitt erzielt wird, welche eine Dichtung in axialer Richtung zwischen Gehäuse und Lagerschild gewährleistet.
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Vorzugsweise weist der Anbauflansch eine oder mehrere Öffnungen zur Durchführung von Befestigungsschrauben auf. Dazu sind beispielsweise in dem Anbauflansch insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Schraubenöffnungen vorhanden, durch welche Befestigungsschrauben hindurchgeführt und beispielsweise in ein Gewinde des Aktuators eingeschraubt werden können, um den Anbauflansch und damit die Antriebseinrichtung an dem Aktuator zu befestigen.
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Vorzugsweise ist das Lagerteil als Tiefziehteil ausgebildet. Dabei ist das Lagerschild insbesondere aus Metall gefertigt. Durch die Ausbildung als Tiefziehteil ist der Lagerschild kostengünstig und in wenigen Schritten herstellbar.
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Vorzugsweise weist der Anbauflansch stirnseitig eine ringförmige Dichtfläche, insbesondere Silikondichtfläche, auf. Die Dichtfläche zeichnet sich dadurch aus, dass sie sich ringförmig durchgehend über die Stirnseite des Anbauflansches, also durchgehend über die Seite des Anbauflansches, die dem Aktuator bei der bestimmungsgemäßen Montage zugeordnet ist, erstreckt. Dadurch ist eine durchgehende Dichtung gewährleistet. Insbesondere weist die Stirnseite eine Silikondichtfläche auf, sodass eine besonders vorteilhafte Dichtung zwischen Anbauflansch beziehungsweise Antriebseinrichtung und Aktuator realisierbar ist.
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Optional ist die Silikondichtung an dem Aktuator vorhanden und wird durch den Anbauflansch bei der Montage der Antriebseinrichtung an dem Aktuator kontaktiert.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
- Figur eine vorteilhafte Antriebseinrichtung in einer vereinfachten Längsschn ittdarstell ung.
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Die Figur zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine vorteilhafte Antriebseinrichtung 1 für einen hier nicht dargestellten Aktuator 2 oder Verbraucher, der durch die Antriebseinrichtung 1 betreibbar ist. Die Antriebseinrichtung 1 weist dazu eine elektrische Maschine 3 auf, die in einem Gehäuse 4 angeordnet ist. Das Gehäuse 4 ist im Wesentlichen becherförmig ausgebildet und weist an einer Stirnseite eine Aufnahmeöffnung 5 auf. Die elektrische Maschine 3 weist einen fest in dem Gehäuse 4 angeordneten Stator 6 sowie einen dem Stator 6 zugeordneten Rotor 7 auf. Der Rotor 7 ist auf einer Antriebswelle 8 angeordnet, die drehbar in dem Gehäuse 4 gelagert ist. Insbesondere ist die Antriebswelle 8 durch zwei oder mehr Wälzkörperlager 19 drehbar gelagert. Eines der Wälzkörperlager 19, das in der Figur gezeigt ist, ist dabei an einem Lagerschild 9 angeordnet, der sich zu großen Teilen innerhalb des Gehäuses 4 befindet. Alternativ zum Einsatz eines Wälzkörperlagers 19 können als Lager auch andere Lagerarten, wie beispielsweise Feststofflager, Magnetlager oder dergleichen eingesetzt werden.
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Der Lagerschild 9 ist aus Metall als Tiefziehteil gefertigt und weist einen hülsenförmigen ersten Abschnitt 10 auf, der als Lagerabschnitt zur Aufnahme und Anordnung des oben genannten Wälzkörperlagers 19 dient, einen zweiten Abschnitt 11 und einen dritten Abschnitt 12, wobei sich die Abschnitte 10 bis 12 dadurch unterscheiden, dass der Abschnitt 10 einen ersten Durchmesser D1 aufweist, der kleiner ist als ein Durchmesser D2 des zweiten Abschnitts 11, und wobei der dritte Abschnitt 12 einen Durchmesser D3 aufweist, der größer ist als der Durchmesser D2. Die Abschnitte folgen in der genannten Reihenfolge 10, 11, 12 axial aufeinander. Der zweite Abschnitt 11 dient insbesondere zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten Getriebes, insbesondere Planetenradgetriebe, das zur Übersetzung von Drehzahl und/oder Drehmoment zu dem Verbraucher 2 dient.
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Der dritte Abschnitt 12 bildet einen Halteabschnitt 13, durch welchen der Lagerschild 9 in dem Gehäuse 4 der elektrischen Maschine 3 gehalten ist.
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Das Gehäuse 4 weist einen Endabschnitt 14 auf, welcher die Öffnung 5 ausbildet. Der Endabschnitt 14 und damit auch die Öffnung 5 weisen einen Innendurchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als ein Außendurchmesser des Halteabschnitts 12 des Lagerschilds 9, sodass zwischen dem Lagerschild 9 und dem Gehäuse 4 im Bereich vom Halteabschnitt 13 und Endabschnitt 14 eine radiale Presspassung vorliegt, durch welche der Lagerschild 9 in dem Gehäuse 4 befestigt ist. Der Endabschnitt 14 weist dabei eine axiale Länge auf, die mindestens so lang ist, wie die axiale Länge des Abschnitts 12 beziehungsweise des Halteabschnitts 13 des Lagerschilds 9, sodass dieser bereichsweise oder vollständig in dem Gehäuse 4 anordenbar ist.
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Der Lagerschild 9 weist an dem freien Ende des Halteabschnitts 13 außerdem einen radial nach außen vorstehenden Kragen in Form eines Anbauflansches 15 auf. Der Anbauflansch 15 steht radial über das Gehäuse 4 hinaus vor und bildet den Anbauflansch 15 der Antriebseinrichtung 1. Dazu weist der Anbauflansch 15 beispielsweise über dessen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Öffnungen 16 auf, von denen in der Figur nur eine gezeigt ist, durch welche Befestigungsschrauben zur Montage der Antriebseinrichtung 1 an dem Verbraucher 2 genutzt werden können. Die Antriebseinrichtung 1 ist somit insgesamt durch den Anbauflansch 15 des Lagerschilds 9 an dem Verbraucher 2 anordenbar beziehungsweise befestigbar.
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Durch die vorteilhafte Ausbildung der Antriebseinrichtung 1 erlaubt der Lagerschild 9 darüber hinaus eine variable axiale Länge der Antriebseinrichtung 1. So kann der Lagerschild 9 im Vergleich zu dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel weiter in das Gehäuse 4 eingeschoben werden, wodurch die axiale Länge um den Faktor x verkürzt werden kann. Dadurch kann mit ein und demselben Motorgehäuse 4 mithilfe des Lagerschildes 9 auf unterschiedliche axiale Motoraktivlängen eingegangen und die Antriebseinrichtung 1 entsprechend angepasst werden. Dadurch können Herstellungskosten bezogen auf unterschiedliche Motorgehäuse, die dann nicht mehr notwendig sind, eingespart werden.
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Darüber hinaus erlaubt die vorteilhafte Ausbildung der Antriebseinrichtung 1, dass das Zusammenfügen von Lagerschild 9 und elektrischen Maschine 2 auch ohne Durchmessersprünge insbesondere an dem Gehäuse 4 der elektrischen Maschine 3 realisierbar ist. Insbesondere wird der Lagerschild 9 entweder in das Gehäuse 4 axial eingepresst, oder das Gehäuse 4 wird im Endabschnitt 14 bevorzugt erhitzt, sodass es sich ausdehnt und eine Durchmesservergrößerung zumindest in diesem Abschnitt erfährt. In Folge kann der Lagerschild 9 zumindest im Wesentlichen reibungsfrei in das Gehäuse 4 eingeschoben werden. Anschließend wird das Gehäuse 4 abgekühlt, wodurch es eine Durchmesserverringerung erfährt und auf den Lagerschild 9 an dem Halteabschnitt 13 aufschrumpft. Das Gehäuse 4 ist dadurch auf den Lagerschild 9 radial aufgespannt. Durch die vorteilhafte Ausbildung wird dabei in einfacher Weise eine ausreichende axiale Dichtlänge zwischen dem Endabschnitt 14 und dem Halteabschnitt 13 gewährleistet, die verhindert, dass Feuchtigkeit, Schmutz oder andere Störelemente in das Gehäuse 4 der elektrischen Maschine 3 gelangen können.
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Durch die vorteilhafte Montage und Befestigung des Lagerschilds 9 in dem Gehäuse 4 wird außerdem mit Bezug auf die Koaxialität zwischen einem in dem Lagerschild 9 gehaltenen Hohlrad und einem Sonnenrad und Planetenrädern des zuvor genannten Planetenradgetriebes verbessert, wodurch die Lebensdauer des Planetenradgetriebes erhöht wird. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel das Hohlrad integral in den Lagerschild 9 ausgebildet ist. Durch die vorteilhafte Ausbildung wird eine enge Toleranzlage ermöglicht, die auch die axiale Toleranz zwischen Anschraubfläche und Hohlradstützfläche verbessert. Darüber hinaus wird die radiale Ausrichtung zwischen elektrischen Anschlusskontakten zu Motoranschraubpunkten der elektrischen Maschine 3 verbessert.
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Des Weiteren wird die radiale Erstreckung r der möglichen Dichtfläche 18 des Anbauflanschs 15 gegenüber Lösungen, bei welchen der Anbauflansch 15 an dem Gehäuse 4 direkt ausgebildet ist, erhöht. Dadurch, dass der Anbauflansch 15 axial außerhalb des Gehäuses liegt, kann die Dichtlänge an der freien Stirnseite 17 des Anbauflanschs, welche dem Verbraucher 2 zugeordnet ist, auch radial nach innen erweitert werden, wodurch sich eine erhöhte Dichtlänge bei gleichbleibenden Außenmaßen ergibt.
