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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, insbesondere einen elektromotorischen Verstellantrieb, vorzugsweise einen Fensterheberantrieb, eines Kraftfahrzeugs, mit einem bürstenlosen Elektromotor in Außenläuferausführung.
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Eine Antriebsvorrichtung, die beispielsweise als elektromotorischer Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs ein Stellelement zwischen zwei Endpositionen entlang eines Verstellweges antreibt, umfasst üblicherweise einen Elektromotor und ein mit diesem gekoppeltes Getriebe, das in einem Antriebs- bzw. Getriebegehäuse angeordnet ist. Das Getriebegehäuse ist mit dem Motorgehäuse üblicherweise über eine flanschartige Anbindung verbunden, wobei der Elektromotor typischerweise ein bürstenbehafteter Innenläufer-Kommutatormotor ist.
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Aus der
WO 2018/046458 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für einen Fensterheber eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher ein bürstenloser und als Außenläufermotor ausgeführter Elektromotor sowie eine Motorelektronik zu dessen Ansteuerung in ein Antriebs- oder Getriebegehäuse aufgenommen sind. Der Elektromotor weist einen Stator und einen als Außenläufer ausgebildeten Rotor mit einer Rotorwelle (Antriebswelle) auf, die eine wellenfeste Schnecke eines Schneckengetriebes als 90°-Umlenkgetriebe trägt. Das Schneckengetriebe ist mit einer Seiltrommel gekoppelt, die von einem Zugseil eines schienengeführten Mitnehmers für eine Fensterscheibe mit mehreren Seilwicklungen oder -windungen umschlungen ist. Der Stator weist einen Statorgrundkörper mit einer Anzahl von sternförmig angeordneten Statorzähne auf, die mit einer Drehfeldwicklung bewickelt sind. Der Statorgrundkörper sitzt auf einem buchsenförmigen Lagerelement, das mit dem Getriebegehäuse fest verbunden und von der mit dem Rotor drehfest verbunden Rotor- oder Antriebswelle zu deren Lagerung durchsetzt ist. Das Lagerelement weist einen zylindrisch ausgebildeten und in den Statorgrundkörper hineinragenden ersten Schaftabschnitt und einen zweiten, zylindrischen Schaftabschnitt auf, der in das Getriebegehäuse hineinragt und mit diesem beispielsweise verpresst ist, um den Stator über das Lagerelement sicher in Position an dem Antriebs- oder Getriebegehäuse zu halten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Antriebsvorrichtung der genannten Art anzugeben. Insbesondere sollen die Einpresskräfte zur Halterung des Stators im Getriebegehäuse möglichst gering sein. Vorzugsweise soll ein zuverlässiger Positionsschutz des Stators, insbesondere hinsichtlich dessen radialer und/oder axialer Lage im Getriebegehäuse bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist insbesondere ein elektromotorischer Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eine Fensterheberantrieb, mit einem bürstenlosen Elektromotor in Außenläuferausführung. Dieser ist in einem nachfolgend auch als Getriebegehäuse bezeichneten Antriebsgehäuse angeordnet und mit einem Getriebe, insbesondere in Form eines Schneckengetriebes, gekoppelt. In dem Getriebegehäuse ist zudem eine Motorelektronik zur Ansteuerung des Elektromotors angeordnet.
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Der Elektromotor weist einen Stator mit einer Anzahl von sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, die mit der Statorwicklung bewickelt sind. Der Stator umfasst geeigneter Weise einen Statorgrundkörper, der vorzugsweise als Blechpaket mit einer zentralen Durchgangsöffnung ausgeführt ist. Der Elektromotor weist zudem einen um den Stator umlaufenden Rotor auf, der geeigneter Weise eine Anzahl von Permanentmagneten in einem topfartigen, insbesondere als magnetischer Rückschluss wirksamen, Rotorgehäuse aufweist und mit einer Antriebswelle verbunden ist. Innerhalb des Rotors ist der Stator mit der Statorwicklung angeordnet. Die Antriebswelle ist durch eine, insbesondere als Statorträger für den bewickelten Statorgrundkörper dienende, Statorbuchse geführt. Diese weist einen ersten Buchsen- oder Hülsenabschnitt zur drehfesten bzw. drehsicheren Halterung der Statorbuchse im Getriebegehäuse und einen zweiten Buchsen- oder Hülsenabschnitt auf, auf den eine Nutkastenisolierung aufgesetzt ist.
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Auf den zweiten Hülsenabschnitt der Statorbuchse ist ein Ringelement aufgesetzt, welches zwischen dem ersten Hülsenabschnitt und der Nutkastenisolierung angeordnet ist und mindestens ein Fügeelement, insbesondere zwei um 180° versetzt angeordnete Fügeelemente, aufweist. Das jeweilige Fügeelement greift in eine korrespondierende Fügekontur, insbesondere in Form einer Axialnut, des ersten Hülsenabschnitts der Statorbuchse ein.
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Der ersten Hülsenabschnitt der Statorbuchse ist zapfwellenartig und weist geeigneter Weise eine Kerbzahnung zur vorzugsweise lediglich formschlüssigen Verbindung nach Art einer Kerbverzahnung oder aber auch zur form- und kraftschlüssigen Verbindung der den Stator tragenden Statorbuchse mit dem Getriebegehäuse auf. Hierzu weist dieses einen hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt auf, in welchen der erste Hülsenabschnitt der Statorbuchse, vorzugsweise ohne oder nur mit möglichst geringer Einpresskraft, eingesetzt ist.
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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.
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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“ (d.h. diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), so kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden.
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Ist die Verbindung zwischen der den Stator bzw. dessen Grundkörper tragenden Statorbuchse und dem Getriebegehäuse form- und kraftschlüssig, so ist diese durch möglichst geringe Verformung des Gehäusematerials im Bereich des hohlzylindrischen Getriebegehäuseabschnitts hergestellt. Hierdurch ist - ebenso wie bei der formschlüssigen Verbindung zwischen der Statorbuchse und dem Getriebegehäuse - die Einpresskraft möglichst gering bzw. weitgehend reduziert.
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Die Nutkastenisolierung ist zweckmäßigerweise aus zwei Kunststoffformteilen gebildet, die einen Ringabschnitt mit daran angeformten halbschalenförmigen Spulenträgern aufweist, die sich radial (sternförmig) erstrecken und deren Anzahl derjenigen der Statorzähne entspricht. Diese beiden Nutkastenisolierungsteile werden an den beiden Stirnseiten des Stators auf dessen Statorgrundkörpers aufgesetzt, so dass die halbschalenförmigen Spulenträger die Statorzähne zumindest teilweise axial (in Axialrichtung) über- bzw. umgreifen und die Statornuten zwischen den Statorzähnen kastenartig entsprechend zumindest teilweise auskleiden. Auf diese Nutkastenisolierung wird die Drehfeldwicklung aufgebracht, so dass diese gegenüber dem Statorgrundkörper elektrisch isoliert ist.
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Die Nutkastenisolierungsteile können dabei vorzugsweise identisch sein, so dass die Herstellung mittels eines einfachen Werkzeugs ermöglicht und besonders aufwandsarm ist. Bei dieser Variante ist das Ringelement als separates Teil, vorzugsweise ebenfalls als Kunststoffspritzteil, bereitgestellt. Das Ringelement weist dann geeigneter Weise an dessen dem Fügelement abgewandten, der Nutkastenisolierung zugewandten Stirnseite ein Positionier- und/oder Drehsicherungselement auf, welches in eine Fügenut (Axialnut) der Nutkastenisolierung, vorzugsweise formschüssig, eingreift. Alternativ kann das Ringelement an eines der Nutkastenisolierungsteile angeformt sein, was wiederum dessen Positionierung und Halterung an der Nutkastenisolierung vereinfacht.
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In vorteilhafter Ausgestaltung erstreckt sich das jeweilige Fügeelemente des Ringelements axial, also bezogen auf die Motor- oder Wellenachse des Elektromotors in Axialrichtung. Die zum jeweiligen Fügeelemente korrespondierende Fügekontur der Statorbuchse erstreckt sich geeigneter Wiese ebenfalls axial und in den zapfwellenartigen ersten Hülsen- oder Buchsenabschnitt der Statorbuchse hinein. Insbesondere durchsetzt die Fügekontur den ersten Hülsen- oder Buchsenabschnitt der Statorbuchse in Axialrichtung vollständig.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des jeweiligen Fügeelements weist dieses freiendseitig ein Haken- oder Clipselement auf, welches in eine korrespondierende Rastöffnung des hohlzylindrischen Gehäuseteils oder -abschnitts des Getriebegehäuses eingreift. Zusätzlich oder alternativ ist in der Fügekontur des ersten Hülsenabschnitts der Statorbuchse eine radial erhabene Rastkontur vorgesehen, welche in einem Vormontagezustand des Ringelementes auf der Statorbuchse in einer ersten Rast- oder Clipsverbindung und insbesondere auch im Fügezustand der Statorbuchse im hohlzylindrischen Gehäuseteil des Getriebegehäuses in vom ringelementseitigen Fügeelement, insbesondere von dessen freiendseitigem, vorzugsweise keilförmigen, Haken- oder Clipselement, hintergriffen ist.
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In dieser Endposition des Stators im Getriebegehäuse ist vorzugsweise eine zweite Rast- oder Clipsverbindung hergestellt. Um hierbei eine einfache und zuverlässige Montage des Stators zu erreichen, weist die radial erhabene Rastkontur geeigneter Weise eine schräge Anlagekontur für das ringelementseitige Fügeelement, insbesondere für dessen freiendseitiges, vorzugsweise keilförmiges, Haken- oder Clipselement, auf. Zusätzlich oder alternativ weist das hohlzylindrische Gehäuseteil des Getriebegehäuses im Bereich einer Eintritts- oder Einstecköffnung für die Statorbuchse mit daran in der ersten Rast- oder Clipsverbindung gehaltenem Ringelement eine Einlaufschräge für das ringelementseitige Fügeelement, insbesondere für dessen freiendseitiges, vorzugsweise keilförmiges, Haken- oder Clipselement, auf. Hierdurch kann die Anordnung aus Statorbuchse und Statorgrundkörper sowie Ringelement und Nutkastenislolierung mit bereits hergestellter erster Rast- oder Clipsverbindung in das Getriebgehäuse eingesetzt werden, wobei geeigneter Weise das jeweilige ringelementseitige Fügeelement radial einwärts ausweicht und in der Endposition unter Herstellung der zweiten Rast- oder Clipsverbindung radial ausfedert.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung weist das Ringelement einen Führungskranz mit einer Anzahl von axial verlaufenden und/oder einer Anzahl von in einem Winkel schräg zur Mittelachse verlaufenden Aufnahmenuten zur Aufnahme von Wicklungsabschnitten, Statorwicklungsenden, Spulen- oder Phasenanschlüssen auf. Der Schräg- oder Neigungswinkel beträgt zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°, vorzugsweise zwischen 40° und 50°, besonders bevorzugt zwischen 45° und 50°. In dieser Ausführungsform übernimmt das Ringelement eine Doppelfunktion, nämlich die (radiale, axiale) Lagepositionierung des Stators und die Führung dessen Statorwicklungsenden bzw. Spulen- oder Phasenanschlüsse.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Bereitstellung des Ringelementes als separates Teil oder als Formteil der Nutkastenisolierung des Stators dessen Halterung bzw. Positionierung im Getriebegehäuse unter Vermeidung oder zumindest erheblicher Reduzierung von Einpresskräften zuverlässig gesichert ist.
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Ein zuverlässiger Positionsschutz des Stators in dessen axialer und radialer Lage innerhalb des Getriebegehäuses wird hierbei vorteilhaft erreicht durch die Formschluss- oder Form- und Kraftschlussverbindung zwischen der als Statorträger sowie Wellenlagerung und Wellenführung der Antriebs- bzw. Rotorwelle dienenden Statorbuchse und dem Getriebegehäuse einerseits und der Form- oder Stoffschlussverbindung zwischen dem Ringelement und der Nutkastenisolierung des Stators bzw. dessen Statorgrundkörpers.
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Die vorteilhaft zusätzliche Verclipsung oder Verrastung des Ringelementes mit der Statorbuchse (erste Rast- oder Clipsverbindung) einerseits und derjenigen mit dem Getriebegehäuse andererseits (zweite Rast- oder Clipsverbindung) stellen in einfacher und zuverlässiger Weise einen besonders sicheren Schutz gegen ein Verdrehen und eine ungewollte Längsverschiebung des Stators bereit.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in perspektivischer Darstellung die Antriebsvorrichtung mit einem Getriebegehäuse (Antriebsgehäuse) und darin aufgenommenem Elektromotor zum Antrieb einer Seiltrommel als Abtriebselement eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs,
- 2 in einer Darstellung gemäß 1 die Antriebsvorrichtung mit Blick auf den eingesetzten Elektromotor bei entnommenem (Motor-)Gehäusedeckel sowie ohne Seiltrommel und ohne Rotor,
- 3 in einer Explosionsdarstellung die Antriebsvorrichtung mit dem Elektromotor in einer Vormontageposition vor dem Einführen in das Antriebsgehäuse mit Blick in das Getriebegehäuse auf der der 1 gegenüberliegenden Gehäuseseite bei entnommenem (Elektronik-) Gehäusedeckel,
- 4 in einer Explosionsdarstellung eine als Träger (Statorträger) eines Statorgrundkörpers dienende Statorbuchse mit einem zapfwellenartigen Hülsenabschnitt mit Axialnuten als Fügekonturen und ein Ringelement mit zwei mit Rast- oder Clipshaken ausgeführten Fügeelementen,
- 5 in einer Explosionsdarstellung die Statorbuchse mit aufgesetztem Ringelement und eine Nutkastenisolierung mit zwei gleichen (identischen) Nutkastenisolierungsteilen für die Stator- bzw. Drehfeldwicklung des Stators bzw. dessen Statorgrundkörpers,
- 6 in perspektivischer Darstellung die in 5 dargestellte Anordnung aus Statorbuchse, Ringelement und zweiteiliger Nutkastenisolierung (zweiteilige Variante aus Nutkastenisolierungsteil und Ringelement),
- 7 in perspektivischer Darstellung eine Variante mit an ein Nutkastenisolierungsteil angeformtem Ringelement (einteilige Variante aus Nutkastenisolierungsteil und Ringelement),
- 8 in einer Darstellung gemäß 3 die Antriebsvorrichtung mit Elektromotor im Getriebegehäuse ohne Motorelektronik mit Blick in eine Rastausnehmung (Öffnung) einer Verrastung (Verclipsung) des Ringelementes im Getriebegehäuse,
- 9 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie IX-IX in 8 die Verrastung (Verclipsung) des Ringelementes bei entspannten Rast- bzw. Clipshaken der Fügeelemente des Ringelements,
- 10 in einer Schnittdarstellung einen Bereich einer Einstecköffnung im Getriebegehäuse mit einer Einlaufschräge und mit einer Auslaufschräge an einer radial erhabenen Rastkontur in der Fügekontur (Füge-, Axialnut) der Statorbuchse als schräge Anlagekontur für das jeweilige Fügeelement des Ringelements,
- 11 in einer Darstellung gemäß 10 die Anordnung mit einem der Fügeelemente des Ringelements in einer Position während des Einschiebe- oder Einsteckvorgangs des Stators in das Getriebegehäuse, und
- 12 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie XII-XII in 8 die Anordnung mit dem Stator (der Anordnung) in der Endmontageposition.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen in perspektivischer Darstellung eine elektromotorische Antriebsvorrichtung 1 mit einem Getriebe- oder Antriebsgehäuse 2, in den ein Elektromotor 3 in Außenläuferausführung eingesetzt ist. Hierzu weist das Getriebegehäuse 2 eine Gehäuseöffnung (Einschuböffnung) 4 auf, über welche der Elektromotor 3 in das Getriebegehäuse 2 einführbar bzw. eingesteckt ist. Der Elektromotor 3 treibt über ein (nicht sichtbares) Getriebe ein Abtriebselement 5 an, welches im Ausführungsbeispiel eine Seiltrommel für ein Zugseil eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs ist. Ein Anschlussstecker 6 mit Anschlussleitungen 7 zur Strom- und Spannungsversorgung der als Verstellantrieb des Kraftfahrzeugs dienenden Antriebsvorrichtung 1 sowie zum Zuführen und/oder Ausleiten von Steuer- bzw. Sensorsignalen wird in eine gehäuseseitigen Anschlussaufnahme 8 eingesteckt.
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Das Getriebe der Antriebsvorrichtung 1 ist ein 90°-Umlenkgetriebe, insbesondere ein Schneckengetriebe, dessen Schneckenrad über einen Antriebs- oder Wellenzapfen 9 das Abtriebselement 5 antreibt. Eine gehäuseseitige Entlüftungsöffnung 10 wird mit einer gas- und/oder flüssigkeitsundurchlässigen Membran 11 abgedeckt. Die Gehäuseöffnung 4 ist von zwei Anschlussdomen 12 für die Befestigung (Schraubbefestigung) eines Gehäusedeckels 13 flankiert. Hierzu wird der Gehäusedeckel 13 mittels in den Anschlussdomen 12 aufgenommenen Schrauben 14 am Antriebsgehäuse 2 und dort im Bereich der Gehäuseöffnung 4 befestigt. Ein Wellenzapfen 15 einer Antriebswelle (Rotor- oder Motorwelle) 16 ist beispielsweise auch im Gehäusedeckel 13 an einer Lagerstelle 17 gelagert oder sitzt dort lediglich ein.
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Mit Blick auch auf die 3 weist der Elektromotor 3 einen Stator 18 und einen aus Permanentmagneten 19 gebildeten Rotor 20 auf. Der Stator 18 trägt eine nachfolgend einfach als Wicklung bezeichnete Stator- oder Drehfeldwicklung 21. Die Wicklung 21 ist auf eine Nutkastenisolierung 23 aufgebracht, welche einen in 12 teilweise sichtbaren Statorgrundkörper 18a mit sternförmig angeordneten Statorzähnen 24 einfasst. Im Ausführungsbeispiel weist der Stator 18 neun (9) Statorzähne 24 auf, von denen in 3 lediglich ein Statorzahn 24 bezeichnet ist.
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Die Permanentmagnete 19 des Rotors 20 sind in einem topfartigen Gehäuse (Rotorgehäuse) 25 innenwandseitig angeordnet. Das Gehäuse 25 ist, beispielsweise über einen Wellenzapfen, mit der Antriebswelle 16 drehfest verbunden und rotiert somit innerhalb des Gehäuses 2 bzw. des Gehäusedeckels 13 um den im Getriebegehäuse 2 feststehenden Stator 18 des als Außenläufermotor ausgeführten bürstenlosen Elektromotors 3. Die Rotorwelle 16 trägt eine nicht dargestellt Schnecke, welche im Montagezustand mit einem (nicht sichtbaren) Schneckenrad des Getriebes kämmt. Auf der Rotorwelle 16 kann ein magnetischer Signalgeber (Polrad) sitzen, der zur Bestimmung bzw. Ermittlung der Drehzahl und der Drehrichtung der Antriebswelle 16 mit einem Magnetsensor, beispielsweise mit einem Hall-Sensor, berührungslos zusammenwirkt.
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Innerhalb des Antriebsgehäuses 2 befindet sich eine mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen 26 bestückte Leiterplatte 27 einer Motorelektronik 28. Der Innenraum 2b des Getriebegehäuses 2 ist über eine Gehäuseöffnung 2a zugänglich, welche mittels eines (nicht dargestellten) Gehäusedeckels im Anschluss an die Montage des Getriebes und der Motorelektronik 28 inklusive der Leiterplatte 27 verschlossen wird. Im Anschluss an die Montage der Leiterplatte 27 wird der Elektromotor 3 über die Gehäuseöffnung 4 in das Getriebegehäuse 2 eingeschoben, eingeführt bzw. eingesteckt. Die Leiterplatte 27 ist - bezogen auf die eingezeichnete Axialrichtung A und Radialrichtung R - zur Antriebswelle (Motorwelle) 16 radial beabstandet im Antriebsgehäuse 2 montiert.
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Im Zuge des Einführens des Elektromotors 3 in das Getriebegehäuse 2 erfolgt eine Steck- oder Fügeverbindung von Phasen- oder Spulenanschlüssen 29 der Wicklung (Drehfeld- oder Statorwicklung) 21 des Elektromotors 3 mit Anschlussaufnahmen 30 der Leiterplatte 27 innerhalb des Getriebegehäuses 2. Hierzu sind die Spulen- oder Phasenanschlüsse 29 in eine radial orientierte Fügeposition verbracht.
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Wie nachfolgend anhand der 4 bis 6 näher erläutert, ist der Stator 18 mit dessen von der Nutkastenisolierung 23 eingefassten Statorgrundkörper 18a und der aufgebrachten Wicklung 21 auf einer als Träger (Statorträger) dienenden Statorbuchse oder Statorhülse 31 in bestimmungsgemäßer Position gehalten. Dabei ist bereits eine Verdrehsicherung gegen ein Verdrehen in Umfangsrichtung U und eine axiale Verschiebsicherung in einer Axialrichtung A hergestellt. Hierzu weist die Statorbuchse 31 in einem ersten Hülsen- oder Buchsenabschnitt 31a eine Axialnut als (korrespondierende) Fügekontur 32 auf, in welcher ein Fügeelement 33 eines Ringelements 34 einsitzt. Dieses ist zudem zur Führung der Spulen- oder Phasenanschlüsse 29 in deren radiale Fügeposition ausgebildet.
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4 zeigt die als Träger (Statorträger) des Statorgrundkörpers 18a dienende Statorbuchse 31 mit dem zapfwellenartigen (ersten) Hülsenabschnitt 31a mit Axialnuten als Fügekonturen 32 und das Ringelement 34 mit zwei als Rast- oder Clipshaken ausgeführten Fügeelementen 33 in einer Vormontageposition. Der zapfwellenartige erste Hülsenabschnitt 31a ist außenumfangsseitg mit einer Kerbzahnung 31c versehen. Mit dieser wird bei in das Getriebegehäuse 2 eingesetztem Elektromotor 3 dessen fester Sitz in einem hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 2c (9 und 12) mittels einer form- oder form- und kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Statorbuchse 32 und dem Getriebegehäuse 2 hergestellt. Die im ersten Hülsen- oder Buchsenabschnitt 31a der Statorbuchse 31 vorgesehene Axialnut als (korrespondierende) Fügekontur 32 weist vorteilhafterweise eine radial erhabene Rastkontur 32a (10 bis 12) auf. Anstelle der Kerbzahnung 31c kann am Hülsenabschnitt 31a auch eine ein- oder zweiseitige Abplattung vorgesehen sein.
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Über die Statorbuchse 31 und hierzu durch deren zentrale Lageröffnung 35 ist im auch in 12 gezeigten Endmontagezustand des Elektromotors 3 im Getriebegehäuse 2 die mit dem Rotor 20 drehfest verbundene Antriebswelle 16 geführt.
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Im in 5 gezeigten Montagezustand des Ringelementes 34 auf der Statorbuchse 31, wenn das Ringelement 34 entsprechend dem nicht näher bezeichneten strichlinierten Doppelpfeil entlang eines zweiten Hülsen- oder Buchsenabschnitts 31b der Statorbuchse 31 auf diese aufgeschoben ist, hintergreift das ringelementseitige Fügeelement 33 mit einem freiendseitig vorgesehenen, keilförmigen Haken- oder Clipselement 33a die radial erhabene, statorbuchsenseitige Rastkontur 32a unter Herstellung einer ersten Rast- oder Clipsverbindung 36a. Hierdurch ist das Ringelement 34 in dessen bestimmungsgemäßer Position auf der Statorbuchse 31 gegen Verdrehen und gegen eine Längsverschiebung (radial, axial) gesichert.
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Wie auch in Verbindung mit 6 ersichtlich ist, dient die Statorbuchse 31 auch als Träger (Statorträger) der Nutkastenisolierung 23. Die Nutkastenisolierung 23 weist einen die Statorbuchse 31 im Bereich deren zweiten Hülsenabschnitt 31b umgreifenden Ringabschnitt 37 auf, an welchen eine der Anzahl der Statorzähne 24 entsprechende Anzahl an halbschalenförmigen, sich radial erstreckenden Spulenträgern 38 angeformt sind. Diese über- oder umgreifen die Statorzähne 24 zumindest bereichsweise in Axialrichtung A und kleiden die zwischen den Statorzähnen 24 gebildeten, nicht näher bezeichneten Statornuten kastenartig aus.
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Die Nutkastenisolierung 23 weist bei der in den 5 und 6 gezeigten Ausführung (zweiteilige Variante aus Nutkastenisolierungsteil 23 und Ringelement 34) zwei gleiche, vorzugsweise identische Nutkastenisolierungsteil 23a, 23b auf. Diese weisen wiederum im Ringabschnitt 37 eine Füge- oder Axialnut 39 auf. In diese greift ein an der der Nutkastenisolierung 23 zugewandten Stirnseite des Ringelements 34 vorgesehenes haken- oder zapfenförmiges Positionier- und/oder Drehsicherungselement 40 (formschlüssig) ein. Hierdurch ist das entsprechende Nutkastenisolierungsteil 23a mittels des Ringelementes 34 gegen Verdrehen auf der Statorbuchse 31 gesichert und in der bestimmungsgemäßen Position angeordnet (gelagert). Da zwischen den Nutkastenisolierungsteilen 23a, 23b der Statorgrundkörper 18a des Stators 18 und hierbei in die von den Spulenträgern 38 gebildeten Zahnräume 41 die hier nicht dargestellten Statorzähne 24 aufgenommen sowie diese mit der Wicklung 21 versehen sind, ist der Stator 18 mit der Anordnung aus Nutkastenisolierung 23, Statorgrundkörper 18a und Wicklung 21 insgesamt verdrehsicher und in eine Axialrichtung A axial gesichert auf der Statorbuchse positionssicher gehalten.
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Die Nutkastenisolierung 23 und dabei insbesondere deren Spulenträger 38 dienen zur elektrischen Isolierung der unter Zwischenlage der Nutisolierung 23 auf die Statorzähne 24 gewickelten Spulen, die mittels der Motorelektronik in Stern- oder Dreieckschaltung zur Drehfeld- oder Statorwicklung 21 elektrisch miteinander verbunden sind bzw. werden. Die bei dieser Variante im Hinblick auf eine einfache und kostensparende Fertigung (Herstellung) vorteilhaft identischen Nutkastenisolierungsteile 23a, 23b sind - wie in 6 deutlich erkennbar - gegeneinander verdreht bzw. spiegelverkehrt (umgekehrt deckungsgleich) auf die Statorbuchse 31 aufgesetzt.
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7 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Variante mit an eines der Nutkastenisolierungsteile 23a, 23b angeformtem Ringelement 34 (einteilige Variante aus Nutkastenisolierungsteil 23a und Ringelement 34). Hierbei kann die Anordnung aus Nutkastenisolierungsteil 23a und Ringelement 34 als Zwei-Komponenten-Kunststoffteil (2K-Teil) ausgeführt sein. Dies ist für ein Heißverstemmen der in Ausnehmungen oder Nuten 42 des Ringelementes 34 einliegenden Phasen- oder Spulenanschlüsse 29 vorteilhaft. Die Ausnehmungen oder Nuten 42, von denen einige axial und einige unter einem Winkel von bevorzugt (45 ± 5)° schräg verlaufend orientiert sind, sind in einen mit dem Ringelement 34 einteiligen (einstückigen) Führungskranz 43 eingebracht.
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8 zeigt in einer zu 3 ähnlichen Darstellung die Antriebsvorrichtung 1 bei aus dem Getriebegehäuse 2 entnommener Leiterplatte 27 und ohne Motorelektronik 28 mit über die Gehäuse- oder Einschuböffnung 4 in das Getriebegehäuse 2 eingesetztem Elektromotor 3 in dessen Endposition mit Blick in eine Rastausnehmung (Rastöffnung) 44 einer Verrastung (Verclipsung) des Ringelementes 34 im Getriebegehäuse 2. 9 zeigt diesen Montagezustand in einer Schnittdarstellung entlang der Linie IX-IX in 8.
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Wie in den 9 und 12 vergleichsweise deutlich erkennbar ist, sind die zueinander um 180° versetzt angeordneten Fügeelemente 33 des Ringelementes 34 mit deren freiendseitigen Rast- oder Clipshaken (Haken- oder Clipselemente) 33a in entsprechend korrespondierenden, einander gegenüberliegenden Rastausnehmungen (Rastöffnung) 44 verrastet (verclipst).
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10 zeigt in einer Schnittdarstellung den Öffnungsbereich einer Einstecköffnung 45 des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 2c des Getriebegehäuses 2 mit einer Einlaufschräge 46 und mit einer schrägen, gegen die der Motor- oder Wellenachse des Elektromotors 3 bzw. dessen Antriebswelle entsprechenden Mittellinie M radial einwärts geneigten Anlagekontur 47 als Auslaufschräge in der Axialnut als Fügekontur 32 der Statorbuchse 31 für das jeweilige Fügeelemente 33 des Ringelements 34 zu dessen Verdrehsicherung.
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Die statorbuchsenseitige Anlagekontur 47 ist derart bemessen, dass das keilförmige Hakenelemente 33a des jeweiligen Fügeelements 33 und die gehäuseseitige Einlaufschräge 46 gemäß den in 11 veranschaulichten gestrichelten Linien L1 und L2 zueinander parallel ausgerichtet sind. Hierdurch ist es ermöglicht bzw. sichergestellt, dass die Statorbuchse 31 mit dem in der ersten Rast- oder Clipsverbindung 36a gefügten Ringelement 34 über die Einstecköffnung 45 in den hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 2c des Getriebegehäuses 2 eingesteckt werden kann. Hierbei kann aufgrund beispielsweise einer entsprechenden Freilassung zwischen dem Fügeelement 33, insbesondere dessen keilförmigen Hakenelement 33a, und dem Nutboden der Fügekontur 32 das Fügeelement 33 freiendseitig bzw. dessen Hakenelement 33a radial einwärts in Richtung der strichpunktiert veranschaulichten Mittelachse (Wellenachse) M ausweichen.
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In der in 12 gezeigten Endposition ist der Stator 18 mit dessen Anordnung aus der Statorbuchse 31, dem Ringelement 34, dem Statorgrundkörper 18a, der Nutkastenisolierung 23 und der Wicklung 21 in einer zweiten Rast- oder Clipsverbindung 36b formschlüssig im Getriebgehäuse 2 fixiert und in der bestimmungsgemäßen radialen und axialen Lage zuverlässig gesichert. Hierbei federt das jeweilige ringelementseitige Fügeelement 33 unter Herstellung der zweiten Rast- oder Clipsverbindung 36b radial in die entsprechende gehäuseseitige Rastausnehmung 44 aus.
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Für einen besonders sichere Halterung des Stators 18 im Getriebegehäuse 2 dient die Kerbzahnung 31c am ersten Hülsen- oder Buchsenabschnitt 31a der Statorbuchse 31. Dabei kann eine Kerbverzahnung der Statorbuchse 31 mit dem hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 2c des Getriebegehäuses 2 lediglich durch Formschluss oder auch durch Form- und Kraftschluss hergestellt sein, indem die Kerbzahnung 31c im Rahmen eines Pressvorgangs mit möglichst geringen Einpresskräften möglichst wenig Wandungsmaterial im Bereich des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitt 2c verdrängt.
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Zusammenfassend wiest die Antriebsvorrichtung 1 ein Getriebegehäuse 2 mit darin montiertem bürstenlosen Elektromotor 3 in Außenläuferausführung auf, der mit einem Getriebe koppelbar oder gekoppelt und mittels einer Motorelektronik 28 angesteuert ist, wobei der Elektromotor 3 einen Stator 18 und einen um diesen umlaufenden Rotor 20 aufweist, der mit einer Antriebswelle 16 verbunden ist, welche durch eine Statorbuchse 31 geführt ist, die einen ersten Hülsenabschnitt 31a zur drehfesten Halterung der Statorbuchse 31 im Getriebegehäuses 2 und einen zweiten Hülsenabschnitt 31b aufweist, auf den eine die Statorzähne 24 in Axialrichtung A zumindest teilweise umgreifende Nutkastenisolierung 23 aufgesetzt ist, und wobei auf den zweiten Hülsenabschnitt 31b der Statorbuchse 31 ein Ringelement 34 aufgesetzt ist, welches zwischen dem ersten Hülsenabschnitt 31a und der Nutkastenisolierung 23 angeordnet ist und mindestens ein Fügeelement (33) aufweist, welches in eine korrespondierende Fügekontur 32 der Statorbuchse 31 eingreift.
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Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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Zudem kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fensterhebern, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen sowie bei elektrischen Antrieben, Steuerungen, Sensoren und deren Anordnung im Fahrzeug.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Getriebe-/Antriebsgehäuse
- 2a
- Gehäuseöffnung
- 2b
- Innenraum
- 2c
- Gehäuseabschnitt
- 3
- Elektromotor
- 4
- Gehäuse-/Einschuböffnung
- 5
- Abtriebselement
- 6
- Anschlussstecker
- 7
- Anschlussleitung
- 8
- Anschlussaufnahme
- 9
- Antriebs-/Wellenzapfen
- 10
- Entlüftungsöffnung
- 11
- Membran
- 12
- Anschlussdom
- 13
- Gehäusedeckel
- 14
- Schraube
- 15
- Wellenzapfen
- 16
- Antriebs-/Motor-/Rotorwelle
- 17
- Lagerstelle
- 18
- Stator
- 18a
- Statorgrundkörper
- 19
- Permanentmagnet
- 20
- Rotor
- 21
- Stator-/Drehfeld-/Wicklung
- 23
- Nutkastenisolierung
- 24
- Statorzahn
- 25
- Rotor-/Gehäuse
- 26
- Bauelement
- 27
- Leiterplatte
- 28
- Motorelektronik
- 29
- Phasen-/Spulenanschluss
- 30
- Anschlussaufnahme
- 31
- Statorbuchse/-hülse
- 31a
- erster Hülsen-/Buchsenabschnitt
- 31b
- zweiter Hülsen-/Buchsenabschnitt
- 31c
- Kerbzahnung
- 32
- Fügekontur/Axialnut
- 32a
- Rastkontur
- 33
- Fügeelement
- 33a
- Haken-/Clipselement
- 34
- Ringelement
- 35
- Lageröffnung
- 36a
- erste Rast-/Clipsverbindung
- 36b
- zweite Rast-/Clipsverbindung
- 37
- Ringabschnitt
- 38
- Spulenträgern
- 39
- Füge-/Axialnut
- 40
- Positionier-/Drehsicherungselement
- 41
- Zahnraum
- 42
- Ausnehmung(Nut
- 43
- Führungskranz
- 44
- Rastausnehmung/-öffnung
- 45
- Einstecköffnung
- 46
- Einlaufschräge
- 47
- Anlagekontur
- A
- Axialrichtung
- M
- Mittellinie/Motor-/Wellenachse
- R
- Radialrichtung
- U
- Umfangsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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