-
Die Erfindung betrifft ein Motorgehäuse für einen Elektromotor, aufweisend einen manschettenartigen Gehäusemantel und einen plattenartigen Gehäusedeckel. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Elektromotor mit einem solchen Motorgehäuse, sowie ein Bremssystem mit einem derartigen Elektromotor.
-
Heutzutage weisen Kraftfahrzeuge regelmäßig ein Antiblockiersystem (ABS, auch automatischer Blockierverhinderer ABV genannt) als integriertes Hilfssystem auf, welches die Fahrsicherheit erhöht, und einen Verschleiß an den Laufflächen der Fahrzeugreifen reduziert. Bei einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs wird der Bremsdruck durch das ABS wiederholt reduziert und erhöht (Druckmodulation), um einen möglichen Blockieren der Fahrzeugräder entgegenzuwirken. Dadurch werden die Lenkbarkeit und die Spurtreue des Kraftfahrzeugs während eines Bremsvorgangs wesentlich verbessert. Insbesondere bei nassen oder feuchten Fahrbahnen wird der Bremsweg des Kraftfahrzeugs mittels des ABS auch verringert.
-
Solche ABS weisen in der Regel je Fahrzeugrad einen Raddrehzahlsensor zur Ermittlung der aktuellen Raddrehzahl, und einen Controller (Steuergerät) zur Auswertung der Sensorsignale auf. Die Bremskraft für jedes einzelne Fahrzeugrad wird hierbei in Abhängigkeit der ausgewerteten Signale gesteuert und/oder geregelt. Hierzu ist der Controller mit einem Bremsgetriebe oder einem Bremssystem zur Betätigung der Radbremsen gekoppelt.
-
Ein solches Bremsgetriebe weist in der Regel einen Bremsmotor als Antrieb auf. Derartige Bremsmotoren werden zunehmend häufig als sogenannte bürstenlose Elektromotoren (bürstenloser Gleichstrommotor, BLDC-Motor) ausgeführt, bei denen die verschleißanfälligen Bürstenelemente eines starren (mechanischen) Kommutators durch eine elektronische Kommutierung des Motorstroms ersetzt sind.
-
Elektromotoren sind typischerweise in einem Motorgehäuse angeordnet. Zusätzlich zum Schutz vor äußeren Einflüssen wirkt das Motorgehäuse regelmäßig auch zur Halterung und/oder Lagerung einer Motorwelle sowie vom Stator und/oder Rotor. Derartige Motorgehäuse weisen beispielsweise einen umfangsseitigen Gehäusemantel und ein Lagerschild oder Lagerdeckel als (Gehäuse-)Stirnseite auf. Üblicherweise sind Motorgehäuse und/oder Lagerdeckel aus einem Metall hergestellt, insbesondere als Stanzteile, Stanzbiegeteile, oder Tiefziehteile. In der Regel sind Motorgehäuse und Lagerschild als zwei separate Bauteile ausgeführt.
-
Bei einem dreiphasigen Elektromotor weist der Stator eine Statorwicklung mit drei Phasen, und damit beispielsweise drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Phasenenden der Phasenwicklungen werden zur Ansteuerung des Elektromotors über Phasenanschlüsse an eine Motorelektronik geführt.
-
Zur Verschaltung der Spulenenden mit den Phasenanschlüssen sind beispielsweise Verschaltungsringe als Verschaltungs- oder Schalteinheiten denkbar, welche stirnseitig auf den Stator aufgesetzt sind. Derartige Verschaltungselemente weisen beispielsweise ein umspritztes Stanzgitter als integrierte Leiterbahnen auf, welche ein gewünschtes Verschaltungsschema, beispielsweise eine Dreiecks- oder Sternschaltung, der Spulenenden mit den Phasenanschlüssen realisieren.
-
Aus der
DE 10 2017 209 635 A1 ist eine Lagerplatte für einen Elektromotor bekannt, welches Leiterbahnen für die Verschaltung der Statorwicklung aufweist. Mit anderen Worten ist die Lagerplatte als ein kombiniertes Lagerschild und Verschaltungselement ausgeführt. Hierzu sind die Leiterbahnen an einer statorseitigen Unterseite des Lagerschilds angeordnet oder eingebettet. Die Leiterbahnen sind hierbei mit Phasenanschlüssen verbunden, die an einer der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite der Lagerplatte angeordnet sind.
-
Für eine einfache und flexible Integration des Elektromotors in unterschiedlichen Anwendungen, beispielsweise in unterschiedlichen ABS, ist es notwendig, dass die Phasenanschlüsse mit einem jeweiligen kunden- oder anwendungsspezifischen Anschluss gekoppelt oder koppelbar sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Motorgehäuse anzugeben. Insbesondere soll ein möglichst gewichtsreduziertes Motorgehäuse realisiert sein. Vorzugsweise soll weiterhin eine möglichst einfache Schnittstelle zu einem kunden- oder anwendungsspezifischen Anschluss realisiert sein. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Elektromotor sowie ein besonders geeignetes Bremssystem anzugeben.
-
Hinsichtlich des Motorgehäuses wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie hinsichtlich des Bremssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das erfindungsgemäße Motorgehäuse ist für einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Hierzu weist das Motorgehäuse einen manschettenartigen oder hohlzylindrischen Gehäusemantel zum radialen Einfassen eines Stators und/oder Rotors des Elektromotors auf. Das Motorgehäuse weist weiterhin einen plattenartigen oder plattenförmigen Gehäusedeckel auf, welcher als eine axiale Motorabdeckung stirnseitig an dem Gehäusemantel angeordnet oder aufgesetzt ist. Erfindungsgemäß sind der Gehäusemantel und/oder der Gehäusedeckel als ein Spritzgussteil ausgeführt. Mit anderen Worten sind der Gehäusemantel und/oder der Gehäusedeckel als ein Kunststoffbauteil ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Motorgehäuse zumindest teilweise als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist. Dadurch ist ein besonders geeignetes Motorgehäuse realisiert.
-
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
-
Erfindungsgemäß wird somit ein vergleichsweise schweres und steifes metallisches Motorgehäuse mit einem flexiblen Plastikgehäuse ersetzt. Dadurch ist ein besonders baugewichtsreduziertes Motorgehäuse realisiert. Insbesondere wird somit weniger oder im Wesentlichen kein Metall für die Herstellung des Motorgehäuses benötigt, so dass ein besonders kostengünstiges Motorgehäuse realisiert ist. Des Weiteren entfallen zusätzliche Beschichtungen, welche insbesondere für metallische Motorgehäuse notwendig sind, wie beispielsweise eine Verzinkung zum Korrosionsschutz.
-
Zweckmäßigerweise ist zumindest der Gehäusemantel als Kunststoff- oder Spritzgussteil ausgeführt, so dass das Motorgehäuse ein möglichst geringes Baugewicht aufweist. Sofern für eine Anwendung eine erhöhte mechanische Stabilität oder Steifigkeit des Motorgehäuses notwendig ist, ist beispielsweise der Gehäusedeckel als ein Metallteil ausführbar.
-
Bevorzugterweise ist der Gehäusedeckel als ein Kunststoff- oder Spritzgussteil ausgeführt. Geeigneterweise weist der Gehäusedeckel hierbei Konturen auf, welche bei der Montage und/oder Positionierung des Stators im Motorgehäuse unterstützend wirken.
-
Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Elektromotors, also senkrecht zu den Stirnseiten des Stators oder Motorgehäuses verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Elektromotors orientierte Richtung entlang eines Radius des Stators beziehungsweise des Motorgehäuses verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Elektromotors oder des Motorgehäuses (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden.
-
In einer vorteilhaften Ausführung ist der Gehäusedeckel als ein Lagerschild oder Lagerdeckel mit einem zentralen Lagersitz (Lageraufnahme, Lagerbuchse) ausgeführt. Der Lagersitz ist hierbei zur Aufnahme und Halterung eines Wellenlagers vorgesehen, mittels welchem eine Motorwelle drehbar oder rotierbar gelagert ist. Das Wellenlager ist insbesondere als ein Kugellager ausgeführt.
-
In dieser Ausführung weist der Gehäusedeckel ein integriertes Stanzgitter, also eine Anzahl von Leiterbahnen oder Stromschienen, auf, welche in den Gehäusedeckel eingebettet, und mit einer an dem Gehäusedeckel angeformten Anschlussbuchse gekoppelt sind. Das Stanzgitter verbindet hierbei Anschlusskontakte der Anschlussbuchse mit aus dem Gehäusedeckel etwa axial emporstehenden Kontaktfahnen, welche mit Phasenanschlüssen eines Stators koppelbar sind. Insbesondere weist der Gehäusedeckel somit lediglich eine Anzahl der Phasenanschlüsse entsprechende Anzahl von Stromschienen oder Leiterbahnen auf.
-
Dies bedeutet, dass der Gehäusedeckel im Wesentlichen als ein kombiniertes Bauteil eines Lagerschilds und einer Kontakteinheit ausgeführt ist. Insbesondere ist der Gehäusedeckel somit als eine Kundenschnittstelle ausgeführt. Durch die insbesondere einstückig, also einteilig oder monolithisch, an den Gehäusedeckel angeformte Anschlussbuchse ist eine besonders einfache Kontaktierung oder Anbindung des Elektromotors an eine Kundenschnittstelle realisiert. Dadurch ist das Motorgehäuse durch Austausch des Gehäusedeckels hinsichtlich unterschiedlicher Anwendungen oder Kundenanforderungen besonders einfach und flexibel an eine jeweilige Kundenschnittstelle anpassbar.
-
Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt keine Verschaltung von Spulenenden und Phasenanschlüssen innerhalb des Gehäusedeckels. Der Gehäusedeckel dient erfindungsgemäß lediglich einer Verbindung von statorseitigen Phasenanschlüssen oder Verschaltungspunkten mit einem Kundenstecker. Dies bedeutet, dass die Phasenanschlüsse des Stators über das Stanzgitter zu den Kontakten der Anschlussbuchse geführt sind. Die Kontakte der Anschlussbuchse sind beispielsweise als Phasensteckverbinder ausgeführt. Geeigneterweise ist hierbei die Anschlussbuchse beziehungsweise deren Geometrie an einen jeweiligen Kundenstecker angepasst.
-
Die Anschlussbuchse ist hierbei zweckmäßigerweise an einer Außenseite des Gehäusedeckels, also einer im Montagezustand dem Stator abgewandten Oberseite des Gehäusedeckels, angeordnet. Die Kontaktfahnen oder Schienenenden sind an einer gegenüberliegenden, dem Stator zugewandten, Unter- oder Innenseite des Gehäusedeckels angeordnet. Im Füge- oder Montagezustand greifen die Kontaktfahnen des Gehäusedeckels zweckmäßigerweise in korrespondierende Aufnahmen der Phasenanschlüsse ein, so dass über das Stanzgitter eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Stator und den Anschlusskontakten der Anschlussbuchse realisiert ist.
-
Mittels des Gehäusedeckels sind beispielsweise Positionstoleranzen der Kundenschnittstelle zu einem Controller oder einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) einer zugeordneten Motorelektronik ausgleichbar.
-
In einer geeigneten Weiterbildung ist an dem Lagersitz eine Anzahl von radialen Versteifungsrippen angeformt. Die Versteifungsrippen sind hierbei an der Unter- oder Innenseite des Gehäusedeckels etwa sternförmig um den Lagersitz angeordnet. Dadurch ist im Bereich des Lagersitzes eine besonders hohe mechanische Stabilität des Kunststoff-Gehäusedeckels realisiert, wodurch eine zuverlässige Lagerung der Motorwelle - und somit eines daran wellenfest gehaltenen Rotors - gewährleistet ist.
-
In einer geeigneten Ausgestaltung sind an dem Gehäusedeckel und/oder an dem Gehäusemantel zwei radiale Flanschlaschen angeformt. Die Flanschlaschen stehen hierbei den jeweiligen Außenumfang in radialer Richtung über. Dadurch ist eine zuverlässige Befestigung des Motorgehäuses - und somit eines darin aufgenommenen Elektromotors - an einer jeweiligen Einbaustelle, wie beispielsweise an einem Getriebe, gewährleistet.
-
Vorzugsweise weisen sowohl der Gehäusedeckel als auch der Gehäusemantel jeweils zwei Flanschlaschen auf, welche im Montage- oder Fügezustand axial fluchtend zueinander angeordnet sind. Insbesondere liegen die Flanschlaschen des Gehäusemantels radial und tangential formschlüssig in oder an den Flanschlaschen des Gehäusedeckels an. Somit wird durch die Flanschlaschen-Paare eine Positionierungs- und Zentrierungshilfe bei der Montage des Motorgehäuses bereitgestellt. Des Weiteren wird die Stabilität der Flanschlaschen, und somit der Befestigungsstellen des Motorgehäuse, verbessert.
-
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusedeckel auf der dem im Montagezustand dem Elektromotor oder Stator zugewandten Innen- oder Unterseite einen umlaufenden Dichtrand aufweist. Mit anderen Worten ist der Gehäusedeckel mit einer Dichtung oder einer Dichtleiste versehen, welche entlang des Außenumfangs angeordnet ist, und welche den Gehäusedeckel gegenüber dem Gehäusemantel insbesondere fluiddicht oder flüssigkeitsdicht abdichtet. Dadurch ist ein dichtes, insbesondere fluiddichtes oder flüssigkeitdichtes, Motorgehäuse realisiert.
-
In einer denkbaren Ausführungsform ist die Dichtung aus einem Elastomer, beispielsweise aus einem Silikonmaterial, hergestellt, und beispielsweise in eine umlaufende Nut des Gehäusedeckels eingebracht, insbesondere eingespritzt. Mit anderen Worten ist der Dichtrand insbesondere in einem Spritzgussverfahren hergestellt und an dem Gehäusedeckel angeordnet. Vorzugsweise ist der Dichtrand hierbei als ein Zweikomponenten-Spritzgussteil ausgeführt.
-
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Gehäusedeckel form- und/oder kraftschlüssig mit dem Gehäusedeckel gefügt. Dadurch ist eine einfache, und vorzugsweise zerstörungsfrei lösbare, Befestigung der Gehäuseteile realisiert. Dadurch wird insbesondere eine Demontage des Motorgehäuses, beispielsweise zu Service-, Wartungs- oder Reparaturarbeiten, wesentlich vereinfacht.
-
Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.
-
Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden.
-
Vorzugsweise ist hierbei eine Rast- oder Klipverbindung, also eine Verrastung oder Verklipsung, zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusemantel vorgesehen. Dadurch ist eine werkzeugfreie oder zumindest werkzeugreduzierte Montage des Motorgehäuses ermöglicht.
-
In einer alternativen Ausgestaltungsform sind die Gehäuseteile beispielsweise mittels einer Stoffschlussverbindung, insbesondere mittels einer Schweißverbindung, vorzugsweise mittels einer Laserschweißverbindung, gefügt.
-
Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflächen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.
-
Der erfindungsgemäße Elektromotor ist insbesondere als ein bürstenloser Bremsmotor für Bremssystem, vorzugsweise für ein Anti-Blockier-System, eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Der Elektromotor weist einen Stator mit einer Anzahl von Statorspulen und mit einem stirnseitig angeordneten Verschaltungselement zur Verschaltung der Statorspule mit Phasenanschlüssen auf. Der Stator ist hierbei in einem vorstehend beschriebenen Motorgehäuse des Elektromotors aufgenommen.
-
Die im Hinblick auf das Motorgehäuse angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Elektromotor übertragbar und umgekehrt.
-
Durch das erfindungsgemäße Motorgehäuse ist hierbei ein besonders geeigneter Elektromotor realisiert, welcher besonders baugewichtsreduziert und kostengünstig herstellbar ist.
-
Der Elektromotor ist beispielsweise als ein Innenläufermotor ausgeführt, bei welchem ein drehfest auf einer Motorwelle fixierter Rotor im Drehfeld eines außenseitigen, feststehenden (gehäusefesten) Stators rotiert. Die Motorwelle ist hierbei beispielsweise mittels eines Wälzlagers des Lagerschilds rotierbar gelagert. An einem Wellenende der Motorwelle ist beispielsweise ein Magnetgeber als ein Drehzahl- oder Positionsgeber des Rotors und/oder des Elektromotors vorgesehen sein.
-
Der Stator weist beispielsweise ein Statorblechpaket mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf. Die Statorzähne tragen eine mehrphasige Stator- oder Drehfeldwicklung. Dies bedeutet, dass die Statorzähne mit einem Wickel- oder Spulendraht umwickelt sind. Die Statorwicklung ist vorzugsweise in Form mehrerer Spulen ausgeführt, wobei die Spulen geeigneterweise unter Bildung von Phasensträngen phasenselektiv miteinander verbunden sind.
-
Der Stator weist weiterhin ein Verschaltungselement auf. Das Verschaltungselement ist beispielsweise als ein scheiben- oder (kreis-)ringförmiger Verschaltungsring ausgeführt, welcher insbesondere auf eine Stirnseite des Statorblechpaket aufgesetzt ist. Das Verschaltungselement ist alternativ beispielsweise als eine Kunststoffumspritzung des Stators beziehungsweise eines Statorblechpakets ausgeführt.
-
Das Verschaltungselement ist mit einer Anzahl von Stecktaschen mit darin eingesetzten oder eingepressten Kontaktelementen ausgeführt. Die Stecktaschen sind hierbei beispielsweise einstückig, also einteilig oder monolithisch, an den insbesondere als Spritzgussteil ausgeführten Verschaltungselement angeformt. Die Stecktaschen weisen hierbei beispielsweise jeweils einen tangential gerichteten Steckschlitz auf, in welche Kontaktelemente mit jeweils mindestens einem Schneidklemmkontakt als Verschaltungspunkt für einen Drahtabschnitt miteinander verbundener Spulen eingesetzt sind.
-
Bevorzugterweise ist der Gehäusedeckel als ein multifunktionales Bauteil ausgeführt. Insbesondere ist hierbei ein Lagerschild mit einer Kontaktvorrichtung und/oder einer Kundenschnittstelle kombiniert.
-
Der Gehäusedeckel beziehungsweise das Lagerschild weist hierzu eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl von Stromschienen mit jeweils einem ersten Schienenende und mit einem zweiten Schienenende auf. Die ersten Schienenenden sind hierbei an jeweils einen der Phasensteckverbinder der integrierten Anschlussbuchse kontaktiert, wobei die zweiten Schienenenden als Kontaktfahnen jeweils in einen Kontaktschlitz (Klemmschlitz, Kontaktspalt) eines der Kontaktelemente klemmkontaktierend eingesteckt oder einsteckbar sind. Mit anderen Worten greifen die zweiten Schienenenden beispielsweise nach Art eines Messerkontakts in den Kontaktschlitz des jeweils zugeordneten Kontaktelements kontaktierend ein. Die Kontaktschlitze der Kontaktelemente dienen somit zur Aufnahme zumindest eines Abschnitts der zweiten Schienenenden.
-
Der Gehäusedeckel ist hierbei insbesondere als eine kundenspezifische Schnittstelle des Stators beziehungsweise des Elektromotors ausgeführt oder ausführbar. Dadurch ist eine besonders einfache und flexible Kontaktierung des Stators mit einer kundenspezifischen Stromquelle oder mit einem kundenspezifischen Steckverbinder realisiert.
-
Des Weiteren ist der Gehäusedeckel im Wesentlichen unabhängig von dem Verschaltungselement montierbar. Dies bedeutet, dass bei einer Montage des Stators oder des Elektromotors der Zusammenbau oder die Verschaltung der Statorwicklung mit dem Verschaltungselement und mit dem Gehäusedeckel in getrennten oder separaten Montageschritten erfolgt. Mit anderen Worten wird die von den Statorzähnen getragene Statorwicklung mittels des Verschaltungselements, insbesondere unter Bildung von Phasensträngen phasenselektiv verschaltet, vormontiert und bereitgestellt. Anschließend ist unter Berücksichtigung von Anforderungen einer jeweils gewünschten Anwendung ein entsprechender Gehäusedeckel aufsetzbar.
-
Dadurch weist der erfindungsgemäße Elektromotor eine besonders hohe Flexibilität hinsichtlich einer Kundenschnittstelle auf, ohne dass hierbei Änderungen an dem bewickelten Statorpaket oder des Verschaltungselements notwendig sind.
-
Durch die umspritzten Stromschienen beziehungsweise das umspritzte Stanzgitter des Gehäusedeckels wird der Verdrahtungsaufwand bei der Montage des Elektromotors vorteilhaft reduziert. Insbesondere ist eine besonders langlebige und stabile elektrische Verbindung realisiert, welche insbesondere hinsichtlich im Betrieb auftretender Vibrationen des Elektromotors und/oder des Stators geeignet und eingerichtet ist.
-
In einer zweckmäßigen Ausführung weist der Gehäusedeckel an einer dem Verschaltungselement zugewandten Unterseite (Innenseite) eine Anzahl von axial emporstehenden Auflageflächen als Funktions- oder Anlageflächen für eine axiale Abstützung des Gehäusedeckels an dem Verschaltungselement auf. Die Auflageflächen sind zur Begrenzung des Fügewegs beim axialen Aufsetzen des Gehäusedeckels auf das Verschaltungselement geeignet und eingerichtet.
-
Mit anderen Worten bestimmen die Auflageflächen die (axiale) Endposition des Gehäusedeckels bei der Montage. Die Auflageflächen sind hierbei beispielsweise als lokal verstärkte Materialdicken oder Wandstärken des Gehäusedeckels ausgeführt, welche die im Zuge der Montage auftretenden mechanischen Kräfte aufnehmen. Durch die Auflageflächen wird die Einpresstiefe der jeweiligen Schienenenden oder Kontaktfahnen des Stanzgitters in die Kontaktschlitze der Kontaktelemente gezielt definiert, wobei die Auflageflächen des Gehäusedeckels geeigneterweise auf korrespondierenden Konturen des Verschaltungselements abgestützt sind. Dadurch ist eine besonders einfache und aufwandsreduzierte Montage des Elektromotors gewährleistet.
-
In einer denkbaren Ausgestaltung ist der Gehäusedeckel form- und/oder kraftschlüssig mit dem Verschaltungselement des Stators gefügt. Beispielsweise wird der Gehäusedeckel mit dem Verschaltungselement verrastet. Dadurch ist eine stabile und betriebssichere Befestigung des Gehäusedeckels realisiert. Insbesondere wird somit eine zuverlässige und langlebige Kontaktierung der Statorphasen mit der Anschlussbuchse gewährleistet.
-
Sofern für eine Anwendung oder Einbausituation eine höhere mechanische Stabilität und/oder Steifigkeit des Motorgehäuses notwendig ist, ist in einer zweckmäßigen Weiterbildung ein stabilisierender Metallrahmen zur Versteifung des Motorgehäuses auf den Stator aufgesetzt. Mit anderen Worten ist zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse das Metallgehäuse angeordnet. Dadurch ist eine stabilere und sichere Halterung und/oder Befestigung des Stators im Motorgehäuse ermöglicht. Das Plastik-Motorgehäuse und der Metallrahmen sind beispielsweise Mittels eines insbesondere metallischen Lagerschilds und/oder einer mechanischen Schnittstelle beispielsweise mittels einer Schraubverbindung an einem Bremssystem aneinander befestigt. Das metallische Lagerschild wird beispielsweise direkt an den Stator gekoppelt, beispielsweise mittels Laserschweißen oder radialen Clinchen.
-
Das erfindungsgemäße Bremssystem ist insbesondere als Anti-Blockier-System eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Das Bremssystem weist ein Bremsgetriebe und einen damit gekoppelten Bremsmotor auf. Der Bremsmotor ist hierbei als ein vorstehend beschriebener Elektromotor ausgeführt. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Elektromotor und/oder dem Motorgehäuse sinngemäß auch für das Bremssystem und umgekehrt. Dadurch ist ein besonders geeignetes Bremssystem realisiert. Insbesondere wird durch das aus Plastik oder Kunststoff hergestellte Motorgehäuse ein besonders baugewichtreduziertes Bremssystem realisiert.
-
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in perspektivischer Darstellung einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse,
- 2 in Schnittansicht den Elektromotor,
- 3 in perspektivischer Darstellung das Motorgehäuse,
- 4 in perspektivischer Darstellung einen Gehäusedeckel des Motorgehäuses mit Blick auf eine Außenseite,
- 5 in perspektivischer Darstellung den Gehäusedeckel mit Blick auf eine Unterseite,
- 6 in Schnittansicht einen Randbereich des Gehäusedeckels,
- 7 in perspektivischer Darstellung eine zweite Ausführungsform des Motorgehäuses, und
- 8 in perspektivischer Darstellung eines Metallrahmens.
-
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die 1 und 2 zeigen einen bürstenlosen Elektromotor 2. Der Elektromotor 2 ist beispielsweise als ein Bremsmotor für ein nicht näher gezeigtes Bremssystem, insbesondere für ein Anti-Blockier-System (ABS), eines Kraftfahrzeugs ausgeführt.
-
Der Elektromotor 2 weist ein in 3 einzeln dargestelltes, topfförmiges, Motorgehäuse 4 auf, welches stirnseitig mittels eines nicht näher gezeigten Lagerschilds verschlossen ist. Das Motorgehäuse 4 weist in dieser Ausführung einen manschettenartigen oder hohlzylindrischen Gehäusemantel 6 und einen daran stirnseitig angeordneten Gehäusedeckel 8 auf. Der Gehäusemantel 6 und der Gehäusedeckel 8 sind hierbei als Spritzgussteile aus Kunststoff oder Plastik ausgeführt. Der Gehäusedeckel 8 und der Gehäusemantel 6 sind in einer alternativen Ausführung als ein gemeinsames Spritzgussteil ausgeführt.
-
Der Gehäusedeckel 8 ist hierbei als ein Lagerschild ausgeführt. Der Gehäusedeckel 8 weist eine zentrale Aussparung für eine Motorwelle (Rotorwelle) 10 auf. Im Bereich dieser Aussparung ist geeigneterweise ein Lagersitz 12 für ein Wellenlager 14 einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformt. Das Wellenlager 14 ist beispielsweise als ein Kugellager ausgeführt. Die Motorwelle 10 ist mittels des Wellenlagers 14 rotierbar um eine Motorachse D gelagert.
-
Wie in der 1 und in der 2 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist der Elektromotor 2 als ein Innenläufermotor mit dem radial außenseitigen Stator 16 und einem wellenfest mit der Motorwelle 10 gefügten Rotor 18 ausgeführt. Der Rotor 18 ist im Montagezustand drehbar im Inneren des feststehenden Stators 16 um die Motordrehachse D entlang einer Axialrichtung A drehbar gelagert. Der Rotor 18 ist durch ein Blechpaket gebildet, in das Permanentmagneten 20 zur Erzeugung eines Erregerfeldes eingesetzt sind. Die Permanentmagnete 20 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
-
Der Stator 16 weist ein nicht näher bezeichnetes Statorblechpaket mit einem umfangsseitigen Statorjoch auf, von welchem sich eine Anzahl von Statorzähnen radial nach innen erstrecken. Das Statorblechpaket ist mit einer mehrphasigen Statorwicklung 22 zur Erzeugung eines magnetischen Drehfelds versehen.
-
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Stator 16 eine dreiphasige Statorwicklung 22 auf, welche in Form von (Stator-)Spulen 24 auf die Statorzähne gewickelt ist. Die lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehenen Spulen 24 sind unter Bildung von Phasensträngen oder Phasenwicklungen phasenselektiv miteinander verbunden. Das Statorblechpaket weist in dieser Ausführung eine etwa sternförmige Anordnung mit zwölf nach innen gerichteten Statorzähnen auf, wobei pro Phase der Statorwicklung 22 eine Phasenwicklung um jeweils zwei benachbarte Statorzähne sowie um die zwei im Statorblechpaket hierzu diametral gegenüberliegend angeordneten Statorzähne zur Bildung eines Magnetpols gewickelt ist.
-
Die drei Phasenwicklungen werden im Betrieb des Elektromotors 2 mit einem elektrischen Strom durchflossen und bilden somit sechs magnetische Polbereiche des Stators 16. Zur Führung, Verlegung und Verschaltung der Phasenwicklungen auf den Statorzähnen weist der Stator 16 beispielsweise zwei Verlege- oder Verschaltungsringe als Verschaltungselemente 26 auf. Die Verschaltungselemente 26 werden hierbei jeweils auf eine der Stirnseiten des Statorblechpakets axial aufgesteckt.
-
Die aus einem isolierenden Kunststoffmaterial hergestellten ringförmigen Verschaltungselemente 26 weisen jeweils einen Ringkörper auf, an den statorblechseitig zwölf halbhülsenartige Spulenkörper als polschuhartige Aufnahmen für die Statorzähne angeformt sind. Im aufgesteckten Zustand werden die Statorzähne somit im Wesentlichen von den isolierenden Spulenkörpern der Verschaltungselemente 26 derart umgeben, dass lediglich die polschuhseitigen Enden der Statorzähne freistehend sind.
-
Die Spulen 24 oder Phasenwicklungen werden auf die Spulenkörper der Verschaltungselemente 26 um die Statorzähne mit einem isolierten Kupferdraht (Spulendraht, Wickeldraht) herumgewickelt. Damit im gewickelten Zustand die Spulen 24 sich nicht von den Spulenkörpern lösen, weist jeder Spulenkörper einen in Bezug auf das Statorblechpaket radial innenseitigen Innenflansch und einen radial hierzu nach außen versetzten Außenflansch als begrenzende Seitenwände auf.
-
Das in den Figuren gezeigte obere, also lagerschildseitige, Verschaltungselement 26 weist eine segmentierte, kreisringartige Wandung als Terminierung 28 auf. Wie insbesondere in 2 ersichtlich ist, steht die Terminierung 28 dem Statorblechpaket im Montagezustand entlang der Axialrichtung A axial über. Bei der Wicklung der Spulen 24 werden die Spulen- oder Wicklungsdrähte im Zuge des Wickelverfahrens durch die Terminierung 28 umfangsseitig hinter den Statorzähnen zur Bildung der Magnetpole geführt.
-
Zur Bildung der Phasenstränge oder Phasenwicklung werden die Spulen 24 an ihren Spulenenden und/oder einem dazwischen liegenden Drahtabschnitt (Spulenabschnitt) miteinander elektrisch verschaltet. Hierzu weist das dem Gehäusedeckel 6 zugewandte Verschaltungselement 26 sechs umfangsseitig verteilt angeordnete Stecktaschen 30 auf, welche einteilig, also einstückig oder monolithisch, an den Ringkörper angeformt sind.
-
Die Stecktaschen 30 sind insbesondere als Stecktaschenpaare ausgebildet, welche jeweils zwei tangential verlaufende, axial einseitig offene Steckschlitze aufweisen. Die Stecktaschen 30 weisen hierbei jeweils zwei radial gerichtete Schlitze 32 auf, durch welche die Drahtabschnitte der Spulen 24 geführt sind.
-
In die Stecktaschen 30 ist jeweils ein metallisches Kontaktelement 34 als Klemmstecker eingesetzt oder eingepresst. Das Kontaktelement 34 weist hierbei beispielsweise zwei Schneidklemmkontakte als Verschaltungspunkte der in den Schlitzen 32 einsitzenden Spulenabschnitte auf. Das Kontaktelement 34 ist also als ein Schneidklemmkontaktpaar oder als ein doppelter Schneidklemmkontakt-Stecker (Doppel IDC) ausgeführt. Im Montagezustand ist hierbei jeweils ein Schneidklemmkontakt in einen der Steckschlitze der Stecktasche 30 eingesetzt.
-
Nachfolgend ist der Aufbau des Gehäusedeckels 6 anhand der 4 bis 6 näher erläutert.
-
Der Gehäusedeckel 6 ist als ein multifunktionales Bauteil ausgeführt. Insbesondere ist der Gehäusedeckel 6 als ein kombiniertes Lagerschild und als eine Kontaktvorrichtung ausgeführt. Der Gehäusedeckel 6 weist hierbei zusätzlich zu dem Lagersitz 12 ein integriertes oder eingebettetes Stanzgitter auf. Das nicht näher bezeichnete Stanzgitter weist eine der Anzahl der Statorphasen entsprechende Anzahl von Stromschienen oder Leiterbahnen auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Gehäusedeckel 6 somit insgesamt drei umspritzte Stromschienen oder Leiterbahnen auf. Die umspritzten Stromschienen ragen mit jeweils einem ersten Schienenende als etwa axial gerichtete Kontaktfahnen 36 aus einer dem Stator 18 zugewandten Unterseite oder Innenseite 38 des Gehäusedeckels 8 heraus. Die umspritzten Stromschienen des Gehäusedeckels 8 sind beispielsweise jeweils als ein etwa L-förmiges Stanzbiegeteil ausgeführt.
-
Die jeweils zweiten Schienenenden sind mit nicht näher gezeigten Phasensteckkontakten einer Anschlussbuchse 40 verbunden, welche an einer der Innenseite 38 gegenüberliegenden Außenseite 42 des Gehäusedeckels 8 radial zur Motorwelle 10 oder dem Lagersitz 12 versetzt axial emporstehend angeformt ist. Die Anschlussbuchse 40 ist einstückig, also einteilig oder monolithisch, an den Gehäusedeckel 8 angeformt.
-
Wie beispielsweise in der 5 ersichtlich ist, sind die Kontaktfahnen 36 beispielsweise über einen Winkelbereich von etwa 120° entlang einer Umfangsrichtung U des Gehäusedeckels 8 verteilt angeordnet. Die Anschlussbuchse oder Anschlussdose 40 weist hierbei drei integrierte Phasensteckverbinder zur elektrisch leitenden Verbindung, also zum Anschluss oder zur Kontaktierung der Statorwicklung 22, auf.
-
Die Phasensteckverbinder sind beispielsweise als verrastbare oder verklipsbare Steckeraufnahmen oder Steckerbuchsen für eine kundenspezifische Stromquelle oder für einen kundenspezifischen Steckverbinder oder Stecker ausgeführt.
-
Wie insbesondere in der 5 ersichtlich ist, ist an der Innenseite 38 des Gehäusedeckels 8 eine Anzahl von radialen Versteifungsrippen 44 an den Lagersitz 12 angeformt. In der gezeigten Ausführungsform sind zehn Versteifungsrippen 44 vorgesehen, welche sich sternförmig von dem Lagersitz 12 aus in Radialrichtung R zu einem Außenumfang des Gehäusedeckels 8 erstrecken.
-
Der Gehäusedeckel 8 weist an der Innenseite 38 weiterhin sechs axial emporstehenden Auflageflächen 46 als Funktions- oder Anlageflächen für eine axiale Abstützung des Gehäusedeckels 8 an dem Verschaltungselement 26 auf. Die Auflageflächen 46 sind hierbei entlang der Umfangsrichtung U verteilt im Bereich des Außenumgangs des Gehäusedeckels 8 angeordnet.
-
Die Auflageflächen 46 sind zur Begrenzung des Fügewegs beim axialen Aufsetzen des Gehäusedeckels 8 auf das Verschaltungselement 26 geeignet und eingerichtet. Die Auflageflächen 46 sind als lokal verstärkte Materialdicken oder Wandstärken des Gehäusedeckels 8 ausgeführt. Durch die Auflageflächen 46 wird die Einpresstiefe der Kontaktfahnen 36 in die Kontaktschlitze der Kontaktelemente 34 gezielt definiert, wobei die Auflageflächen 46 des Gehäusedeckels 8 auf korrespondierenden Konturen des Verschaltungselements 26 abgestützt sind (2).
-
Im Bereich der Anschlussbuchse 40 sind drei der Innenseite 38 axial emporstehende Kontaktelemente 48 vorgesehen.
-
Der Gehäusedeckel 8 weist zwei dem Außenumfang radial überstehende Flanschlaschen 50 zur Schraubbefestigung des Motorgehäuses 8 beziehungsweise Elektromotors 2 an einer gewünschten Einbau- oder Montagestelle auf. Die Flanschlaschen 50 weisen jeweils eine zentrale Öffnung für eine Schraube auf, wobei die Öffnungen an der Außen- oder Oberseite 42 des Gehäusedeckels 8 jeweils von einer umlaufenden Dichtung 52 umgeben sind.
-
Der Gehäusemantel 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei komplementäre Flanschlaschen 54 auf, welche axial fluchtend zu den Flanschlaschen 50 ausgerichtet sind.
-
Der Gehäusedeckel 8 weist an der Innenseite 38 einen umlaufende Nut 56 auf, welche entlang des Außenumfangs des Gehäusedeckels 8 und der Flanschlaschen 50 unterbrechungsfrei verläuft. Die Nut 56 weist hierbei eine radial außenseitige Außenwand und eine radial innenseitige Innenwand auf, wobei die Auflageflächen 46 an der Innenwand radial nach innen gerichtet angeformt sind. Durch die Nut 56 ist im Bereich der Flanschlaschen 50 jeweils eine Fügeaufnahme 58 zur Aufnahme der jeweiligen Flanschlasche 54 gebildet. Wie insbesondere in den Darstellungen der 1 und der 3 ersichtlich ist, sitzen die Flanschlaschen 54 im Montage- oder Fügezustand des Motorgehäuses 4 form- und/oder kraftschlüssig in den Fügeaufnahmen 58 der Flanschlaschen 50 ein.
-
Wie insbesondere in der 6 ersichtlich ist, ist ein umlaufender Dichtrand oder Dichtungsring 60 in die Nut 56 eingebracht. Der Dichtrand 60 dichtet den Gehäusedeckel 8 zuverlässig gegenüber dem Gehäusemantel 6 ab. Der Dichtrand 60 weist zwei radial beabstandete und axial gerichtete Dichtleisten 62 auf. Der Dichtrand 60 ist vorzugsweise als ein Spritzgussteil, insbesondere als ein Zweikomponenten-Spritzgussteil ausgeführt, und beispielsweise in die Nut 56 beziehungsweise an den Gehäusedeckel 8 angespritzt.
-
Zur Befestigung und/oder Halterung des Gehäusedeckels 8 ist es beispielsweise denkbar, dass der Gehäusedeckel 8 mit dem Gehäusemantel 6 verrastet oder verklipst. Zusätzlich oder alternativ ist eine form- und/oder kraftschlüssige Befestigung des Gehäusedeckels 8 an dem Verschaltungselement 26 denkbar.
-
Nachfolgend ist anhand der 7 und der 8 ein zweites Ausführungsbeispiel des Motorgehäuses 4' näher erläutert. Das aus Kunststoff hergestellte Motorgehäuse 4' ist in diesem Ausführungsbeispiel topfförmig mit einem Gehäuseboden 64 und mit einem damit einstückig verbundenen Gehäusemantel 6' sowie mit einem nicht näher gezeigten Gehäusedeckel 8 ausgeführt.
-
In diesem Ausführungsbeispiel ist zur Versteifung oder Stabilisierung des Motorgehäuses 4' ein in 8 gezeigter gerüstartiger Metallrahmen 66 vorgesehen, welcher auf den Stator 18 aufgesetzt wird. Der Metallrahmen 66 weist eine teller- oder scheibenförmige Platte 68 mit einem Lagersitz 70 für ein Wellenlager auf. Im Montagezustand liegt die Platte 68 an einer Statorstirnseite an. Von der Platte 68 aus erstrecken sich vier axial gerichtete Streben 72, welche den Außenumfang des Stators 16 form- und/oder kraftschlüssig umgreifen. Wie in der 7 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist das Motorgehäuse 4' entsprechende Aufnahmen und Konturen zur Berücksichtigung des zusätzlich notwendigen Bauraums des Metallrahmens 66 auf.
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Elektromotor
- 4, 4'
- Motorgehäuse
- 6, 6'
- Gehäusemantel
- 8
- Gehäusedeckel
- 10
- Motorwelle
- 12
- Lagersitz
- 14
- Lager
- 16
- Stator
- 18
- Rotor
- 20
- Permanentmagnet
- 22
- Statorwicklung
- 24
- Spule
- 26
- Verschaltungselement
- 28
- Terminierung
- 30
- Stecktasche
- 32
- Schlitz
- 34
- Kontaktelement
- 36
- Kontaktfahne
- 38
- Innenseite
- 40
- Anschlussbuchse
- 42
- Außenseite
- 44
- Versteifungsrippe
- 46
- Auflagefläche
- 48
- Kontaktelement
- 50
- Flanschlasche
- 52
- Dichtung
- 54
- Flanschlasche
- 56
- Nut
- 58
- Fügeaufnahme
- 60
- Dichtrand
- 62
- Dichtleiste
- 64
- Gehäuseboden
- 66
- Metallrahmen
- 68
- Platte
- 70
- Lagersitz
- 72
- Strebe
- D
- Drehachse
- A
- Axialrichtung
- R
- Radialrichtung
- U
- Umfangsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017209635 A1 [0008]
