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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor für eine Kraftfahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Elektromotoren für Kraftfahrzeugbremsanlagen werden eingesetzt, um bzw. einen Druckkolben anzutreiben, wodurch in einem hydraulischen Druckraum ein Bremsvordruck aufgebaut wird. Ein derartiger Elektromotor umfasst üblicherweise einen gegenüber einem feststehenden Stator drehbar gelagerten Rotor. Bei einem bürstenlosen Elektromotor ist der Stator häufig mit einem Erregerwicklungsdraht bestückt, wobei durch dessen Beaufschlagung mit einem Wechselstrom ein magnetisches Drehfeld erzeugt wird. Der Rotor ist im hohlzylindrischen Stator angeordnet und in der Regel mit Permanentmagneten bestückt, die ein mit dem Drehfeld des Stators wechselwirkendes Rotormagnetfeld erzeugen. Der Rotor umfasst eine Antriebswelle mittels welcher der Druckkolben angetrieben wird. Der Rotor mit seiner Antriebswelle wird jeweils vor und hinter dem Stator mittels entsprechender Wälzlager drehbar gelagert. Das Axialspiel des Rotors zwischen den beiden Wälzlagern und ist hierbei durch einen Federring abgefedert.
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Bei einem bürstenlosen Elektromotor wird, der zur Speisung des Erregerwicklungsdrahts vorgesehene Wechselstrom, üblicherweise durch einen Wechselrichter erzeugt. Der diesbezüglich übliche Wechselrichter richtet eine Gleichspannung, insbesondere die Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs, in eine Wechselspannung zur Speisung des Erregerwicklungsdrahts um. Bei Pumpenaggregaten für Kraftfahrzeugbremsanlage ist der Wechselrichter einer Steuerelektronik zugeordnet. Diese ist auf der Gegenseite des Elektromotors an der Hydraulikeinheit angeordnet, in welcher sich der Druckkolben befindet. Die Steuerelektronik wird über einen Kontaktstift mit dem Elektromotor elektrisch leitfähig kontaktiert, welcher in einer Durchgangsbohrung der Hydraulikeinheit hindurchgeführt ist.
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Zur elektrischen Kontaktierung des Erregerwicklungsdrahts mit dem Wechselrichter sind stiftartige Wicklungsendungen vorgesehen, welche in Axialrichtung des Stators hin zur Hydraulikeinheit bzw. Steuerelektronik führen. Die Vielzahl an Wicklungsendungen verteilen sich ringförmig um den Umfang des Stators. Zur Kommutierung der Wicklungsendungen mit dem Wechselrichter ist eine Kontaktierungseinrichtung vorgesehen. Diese Kontaktierungseinrichtung weist eine Vielzahl an hakenförmigen Anschlussmitteln auf, welche jeweils mit den entsprechenden Wicklungsendungen elektrisch leitfähig verbunden werden. Dies kann durch Löten oder Laserschweißen erfolgen. Die Kontaktierungseinrichtung weist zudem einen Anschlussstecker für den Kontaktstift auf, um so die elektrische Verbindung von der Steuerelektronik zum Erregerwicklungsdraht abschließend herzustellen.
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Die Kontaktierungseinrichtung setzt sich aus einer ringförmigen Stromschiene zusammen, welche die hakenförmigen Anschlussmitteln vorsieht und eine aus Kunststoff geformte Ummantelung. Diese Ummantelung dient der Aufnahme der ringförmigen Stromschiene und zugleich der Abdeckung des das Wälzlagers, welches hin zur Hydraulikeinheit angeordnet ist. Durch den Abdeckungsbereich wird zugleich die Antriebswelle vor Verschmutzung geschützt, damit durch das Laserschweißen der hakenförmigen Anschlussmittel mit dem stiftförmigen Wicklungsendungen keine Partikel in die Antriebwelle bzw. das Lager gelangen. Die im Bereich des Wälzlagers vorgesehene Abdeckung wird zudem durch das Kunststoffmaterial der Ummantelung verstärkt, sodass eine Vorspannkraft auf den Federring wirkt.
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Die mit der Ummantelung umspritzte Stromschiene ist allerdings komplex geformt und auf die Gegebenheiten des Stators mit seinem Erregerwicklungsdraht abgestimmt, wobei sich die hakenförmigen Anschlussmittel an richtiger Position für die stiftförmigen Wicklungsendungen befinden müssen. Durch die zu sicherstellende Positionierung und die Gefahr vor Verschmutzung ist der Montageprozess aufwendig und teuer.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Elektromotor für eine Kraftfahrzeugbremsanlage bereitzustellen, dessen Kontaktierungseinrichtung verbessert ist.
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Erfindungsgemäß wird ein Elektromotor für eine Kraftfahrzeugbremsanlage bereitgestellt, umfassend einen Stator, welcher mit einem Erregerwicklungsdraht bestückt ist, und mit einem gegenüber dem Stator drehbar gelagerten Rotor, welcher einen Permanentmagneten und eine Antriebswelle umfasst, wobei der Stator und der Rotor in einem Gehäuse des Elektromotors aufgenommen sind, wobei das Gehäuse topfförmig mit zumindest einem Boden und einer Wandung ausgebildet ist, wobei zur Kommutierung des Erregerwicklungsdrahts eine Kontaktierungseinrichtung vorgesehen ist, welche zumindest eine Stromschiene mit einer Vielzahl an Anschlussmitteln aufweist, wobei die Anschlussmittel dazu eingerichtet sind mit jeweiligen Anschlussabschnitten des Erregerwicklungsdrahts elektrisch leitfähig verbunden zu werden, wobei die Anschlussmittel der Stromschiene und die Anschlussabschnitte des Erregerwicklungsdrahts auf der Seite des Stators angeordnet sind, welche dem Boden es Gehäuses zugewandt ist. Der Elektromotor ist dazu eingerichtet einen Hydraulikkolben zu betätigen.
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Mit der Erfindung wird eine vereinfachte Kontaktierungseinrichtung vorgeschlagen, welche auf der anderen Seite des Stators zum Einsatz kommt. Sie wird am äußeren Umfang des Stators positioniert und rückseitig mit diesem verbunden. Dort werden die Anschlussmittel der Stromschiene mit den jeweiligen Anschlussabschnitten des Erregerwicklungsdrahts per Laserschweißen miteinander verbunden. Das Verschweißen auf dieser Seite des Stators schützt die Antriebswelle des Rotors besser vor Verschmutzung. Die Positionierung an der dem Gehäuseboden zugewandten Seite des Stators führt zudem zu einem vereinfachten Aufbau und Montage.
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Bevorzugt umfasst die Kontaktierungseinrichtung ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Trägerbasisteil, welches außenseitig auf den Stator gesetzt ist. Zur rückseitigen Verbindung der Stromschiene, bietet es sich an die Kontaktierungseinrichtung auf bzw. um den Stator zu platzieren. Dies erfolgt im Wesentlichen durch dessen Trägerbasisteil. Dieser aus Kunststoff hergestellte Basisring dient zugleich als Gehäuse für den Stator.
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Besonders bevorzugt ist die Stromschiene zumindest teilweise in dem Trägerbasisteil aufgenommen, wobei die Anschlussmittel in Umfangsrichtung verteilt aus dem Trägerbasisteil in Richtung des Bodens des Gehäuses ragen. Da das Trägerbasisteil aus Kunststoff hergestellt ist, kann die Stromschiene aus diesem Material umspritzt werden. Dabei bleiben die Anschlussmittel auf der Rückseite des Stators frei.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kontaktierungseinrichtung eine Statorabdeckung, welche an der dem Boden des Gehäuses entgegengesetzten Seite des Stators angeordnet ist. Frontseitig des Stators sitzt eine Statorabdeckung, welche aus dem Kunststoffmaterial der Trägerbasisteils geformt ist. Durch diese konstruktive Umgestaltung kann die axiale Baulänge des Elektromotors verkürzt werden, da sich die Stromschiene nicht mehr frontseitig am Stator befindet.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kontaktierungseinrichtung eine Lageraufnahme für ein erstes Drehlager der Antriebswelle, wobei die Lageraufnahme an der dem Boden des Gehäuses entgegengesetzten Seite des Stators angeordnet ist. Ebenfalls frontseitig ist die gestufte Lageraufnahme angeordnet, welche sich im inneren Statorabdeckung befindet und aus dessen Kunststoffmaterial gefertigt ist. In die Lageraufnahme wird ein Drehlager für die Antriebswelle eingesetzt. Zugleich bewirkt die Lageraufnahme eine axiale Vorspannung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Stromschiene einen Anschlussstecker, welcher auf der dem Boden des Gehäuses entgegengesetzten Seite des Stators aus der Kontaktierungseinrichtung herausragt. Der Anschlussstecker wird mit einem Steuergerät verbunden, sodass der Erregerwicklungsdraht bestromt werden kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Kontaktierungseinrichtung einen umlaufenden Statoranschlag umfasst, mittels welchem der Stator in axialer Position fixiert ist. Vorzugweise ist der Statoranschlag segmentiert. Auf der Rückseite wird der Stator durch einen ringförmigen Statoranschlag der Kontaktierungseinrichtung in axialer Position festgehalten. Dieser Statoranschlag kann in einer Vielzahl an Schnapphaken ausgestaltet sein, welche den Stator teilweise in Umfangsrichtung umgreifen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kontaktierungseinrichtung außenseitig einen Pressring, mittels welchem die Kontaktierungseinrichtung samt Stator mit dem Gehäuse befestigt ist. Der Pressring und die Gehäusewandung werden auf eine Presspassung abgestimmt. Dadurch lässt sich der Stator mit der Kontaktierungseinrichtung sicher und fest in dem Gehäuse anordnen.
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Zwecks Verdrehsicherung umfasst die Kontaktierungseinrichtung eine Vielzahl an Ausnehmungen, in welche eine entsprechende Vielzahl an Verdrehsicherungsteilen des Stators eingreifen.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Gehäuse eine Ringaufnahme für ein zweites Drehlager der Antriebswelle umfasst.
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Der Elektromotor findet in einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs Verwendung.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren.
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Es zeigen
- 1 einen beispielsgemäßen Elektromotor,
- 2 in Explosionsdarstellung einen Stator mit einer Kontaktierungseinrichtung,
- 3 den Stator mit aufgesetzter Kontaktierungseinrichtung, und
- 4 eine Verdrehsicherung für die Kontaktierungseinrichtung.
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Die 1 zeigt einen Elektromotor 1 umfassend zumindest einen Stator 2 und einen Rotor 3. Stator 2 und Rotor 3 sind zusammen in einem Gehäuse 19 des Elektromotors 1 aufgenommen. Gehäuse 19 ist topfförmig gebildet. Es umfasst einen Boden 20, welcher in eine Wandung 21 übergeht. Wandung 21 geht in einen Flansch 22 über. Mittels Flansch 22 ist Elektromotor 1 an eine Hydraulikeinrichtung montierbar. Im Zusammenspiel mit der Hydraulikeinrichtung und einer Steuereinrichtung, stellt Elektromotor 1 ein Pumpenaggregat für eine Kraftfahrzeugbremsanlage dar.
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Um einen Druckkolben anzutreiben, welcher in der Hydraulikeinrichtung für einen Vordruck sorgen soll, ist Rotor 5 mit einer Antriebswelle 7 versehen. Antriebswelle 7 ist in einem ersten Drehlager 8 und einem zweiten Drehlager 9 um eine Axialachse A drehbeweglich gelagert. Zweites Drehlager 9 ist in einer Ringaufnahme 23 des Gehäuses 19 eingelegt bzw. eingepresst. Um Antriebwelle 7 herum ist ein Permanentmagnet 6 vorgesehen.
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Stator 2 dient dem Antrieb des Rotors 5. Hierfür umfasst Stator 2 Induktionsspulen, welche als Erregerwicklungsdraht 3 in mehreren Wicklungspaaren in den Wicklungskammern des Stators 2 aufgenommen sind. Das Basisteil des Stators 2 ist ringförmig bzw. hohlzylinderförmig, sodass im Inneren des Stators 2 Rotor 5 eingesetzt ist.
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Damit die Induktionsspulen bzw. Erregerwicklungsdraht 3 von einem Wechselrichter bestromt werden kann, ist eine Vielzahl an stiftartigen Drahtanschlussabschnitten 4 vorgesehen. Das sind die Wicklungsenden des Erregerwicklungsdraht 3. Diese sind in axialer Richtung zum Gehäuseboden 20 hin ausgerichtet.
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Um den Wechselrichter, welcher Teil der bereits genannten Steuereinrichtung ist, mit dem Erregerwicklungsdraht 3 elektrisch leitfähig zu verbinden, ist eine Kontaktierungseinrichtung 10 vorgesehen. Kontaktierungseinrichtung 10 umfasst im Wesentlichen eine ringförmige Stromschiene 11 und ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Trägerbasisteil 13. Stromschiene 11 besteht aus elektrisch leitfähigem Material, bspw. Kupfer. Trägerbasisteil 13 ist aus einem Kunststoff gespritzt. Demgemäß ist Stromschiene 11 zumindest teilweise von dem Kunststoffmaterial des Trägerbasisteils 13 umspritzt. Lediglich mehrere Kontaktenden für die elektrisch leitfähige Kontaktierung ragen aus Trägerbasisteil 13 heraus.
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So umfasst Stromschiene 11 zunächst eine Vielzahl an Anschlussmittel 12, welche in Richtung Boden 20 des Gehäuses 19 positioniert sind. Anschlussmittel 12 der Kontaktierungseinrichtung 10 liegen somit auf der Seite des Stators 2, welche dem Gehäuseboden 20 zugewandt ist. Anschlussmittel 12, welche stark vereinfacht dargestellt sind, sind in Form von Haken ausgebildet. Die Haken sind so eingerichtet, dass sie bei einem Verdrehen der Kontaktierungseinrichtung 10 um die Axialachse A in die jeweiligen Drahtanschlussabschnitte 4 greifen. Sodann können die jeweiligen Paare aus Anschlussmittel 12 und Drahtanschlussabschnitt 4 durch Löten oder Laserschweißen verbunden werden. Die so geschaffene Kontaktierung von Erregerwicklungsdraht 3 mit Stromschiene 11 liegt beispielsgemäß auf der Seite des Stators 2, welche dem Gehäuseboden 20 zugewandt ist.
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Auf der anderen Seite des Stators 2, also hin zur nicht gezeigten Hydraulikeinrichtung, umfasst Stromschiene 11 einen Anschlussstecker 17. An Anschlussstecker 17 wird ein Kontaktstift angeschlossen, welcher die nicht gezeigte Steuereinrichtung mit Stator 2 verbindet. Dafür wird der Kontaktstift in eine Durchgangsbohrung der Hydraulikeinrichtung durchgesteckt. Somit ist ein elektrisch leitfähiger Pfad von der Steuereinrichtung zum Erregerwicklungsdraht 3 geschaffen. Durch Bestromen des Erregerwicklungsdrahts 3 wird ein Drehfeld induziert, welches Permanentmagnet 6 erregt, sodass Antriebswelle 7 gedreht wird.
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Ebenfalls auf der Seite des Stators 2, welche dem Gehäuseboden 20 abgewandt ist, umfasst Kontaktierungseinrichtung 10 eine Statorabdeckung 14. Statorabdeckung 14 wird aus dem Kunststoffmaterial des Trägerbasisteils 13 gebildet. Statorabdeckung 14 ist eine senkrecht zur Axialachse A ausgerichtete Abdeckfläche. Dadurch soll Stator 2 mit Erregerwicklungsdraht 3 geschützt werden. Im Inneren weist diese Fläche eine gestufte Lageraufnahme 15 auf, in welcher erstes Drehlager 8 aufgenommen ist.
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Abschließend umfasst Kontaktierungseinrichtung 10 einen Statoranschlag 16. Dieser Ringanschlag auf Seite des Trägerbasisteil 13 hin zum Gehäuseboden 20 dient als axialer Endanschlag für Stator 2. Statoranschlag 16 ist in Umfangsrichtig segmentiert ausgeführt und dient als Haken, um Stator 2 fest in axialer Position zu halten.
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In der 2 sind Stator 2 und Kontaktierungseinrichtung 10 perspektivisch in Explosionsdarstellung gezeigt. Zum Zwecke der Übersichtlichkeit sind Bauteile, welche in einer Vielzahl vorkommen, nur einmalig mit einem Bezugszeichen versehen worden.
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Stator 2 umfasst einen Basisring 24. Im inneren davon sind eine Vielzahl an Halteteilen 25 vorgesehen. Halteteile 25 dienen der Aufnahme von den Wicklungspaaren des Erregerwicklungsdrahts 3. Vom Erregerwicklungsdraht 3 ragen Drahtanschlussabschnitte 4 raus.
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Rechts vom Stator 2 ist Kontaktierungseinrichtung 10 gezeigt. Diese setzt sich im Wesentlich aus der umspritzten Stromschiene und Trägerbasisteil 13 zusammen. Zu sehen sind schemenhaft die Vielzahl an Anschlussmittel 12 der Stromschiene. Diese ragen aus dem Kunststoffmaterial des Trägerbasisteils 13 heraus. Anschlussmittel 12 sind beispielsgemäß hakenförmig ausgestaltet, sodass diese in die Vielzahl an Drahtanschlussabschnitten 4 eingreifen und anschließend verschweißt werden können.
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Zu sehen ist auch Statorabdeckung 14 mit Lageraufnahme 15. Mittels Statorabdeckung 14 wird Stator 2 auf der Seite abgedeckt, welche der Kontaktierung von Drahtanschlussabschnitten 4 mit Anschlussmitteln 12 entgegengesetzt ist. In Lageraufnahme 15 wird später noch das zweite Drehlager für die Motorwelle eingesetzt. Des Weiteren ist Statoranschlag 16 zu sehen. Dieser gestaltet sich als ein segmentierter Ringanschlag. Dieser kann auch als eine Vielzahl von Haken bezeichnet werden, welcher zur sicheren Aufnahme des Stators 2 gedacht sind.
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Am Außenumfang weist Trägerbasisteil 13 zudem noch einen Pressring 18, vorzugsweise aus Metall, auf. Mittels einer Presspassung durch Pressring 18, wird Stator 2, Kontaktierungseinrichtung 10 und der Rotor in das Gehäuse des Elektromotors eingesetzt.
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3 zeigt den zusammengebauten Zustand von Stator 2 und Kontaktierungseinrichtung 10 in perspektivischer Darstellung.
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Stator 2 wird in Richtung Statorabdeckung 14 derart in Kontaktierungseinrichtung 10 eingesetzt, dass Stator 2 vollständig in dieser einsitzt und vom Statoranschlag 16 umgriffen ist. Sodann befindet sich Kontaktierungseinrichtung 10 mittels Trägerbasisteil 13 an der Außenseite des Basisrings 25 des Stators 2.
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In diesem Zustand kann anschließend die elektrisch leitfähige Kontaktierung von Erregerwicklungsdraht 3 und jeweiligen Drahtanschlussabschnitten 4 mittels Laserschweißen vorgenommen werden.
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Abschließend wird in 4 noch eine beispielsgemäße Verdrehsicherung der Kontaktierungseinrichtung 10 mit Stator 2 aufgezeigt. Trägerbasisteil 13 weist in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl an Ausnehmungen auf, in welche eine Vielzahl an Verdrehsicherungsteilen 26 des Stators 2 eingreifen, sodass eine Verdrehung um die Axialachse unterbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Stator
- 3
- Erregerwicklungsdraht
- 4
- Drahtanschlussabschnitt
- 5
- Rotor
- 6
- Permanentmagnet
- 7
- Motorwelle
- 8
- erstes Drehlager
- 9
- zweites Drehlager
- 10
- Kontaktierungseinrichtung
- 11
- Stromschiene
- 12
- Anschlussmittel
- 13
- Trägerbasisteil
- 14
- Statorabdeckung
- 15
- Lageraufnahme
- 16
- Statoranschlag
- 17
- Anschlussstecker
- 18
- Pressring
- 19
- Gehäuse
- 20
- Boden
- 21
- Wandung
- 22
- Flansch
- 23
- Ringaufnahme
- 24
- Basisring
- 25
- Halteteile
- 26
- Verdrehsicherungsteile
- A
- Axialachse
