DE102021114124A1 - Actuator with an electric motor and a spring clip - Google Patents

Actuator with an electric motor and a spring clip Download PDF

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Daniel Constantin
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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Aktuator, umfassend:- einen Elektromotor (2) mit einem Motorgehäuse (5) und einer Motorwelle (3),- ein Aktuatorgehäuse (1) mit einem Fach (6), in dem das Motorgehäuse zwischen Stirnwänden (7, 8) des Fachs aufgenommen ist,- und einen Federbügel (9), der das Motorgehäuse bezüglich der Axialrichtung der Mo-torwelle radial in Richtung eines Bodens (10) des Fachs spannt und axial positioniert. Der Federbügel hat eine Federzunge (11), die zwischen einer der Stirnwände einerseits und entweder einer wellenseitigen oder einer freien Motorstirnwand (12, 13) des Motorgehäuses andererseits eingespannt ist und das Motorgehäuse gegen die andere Stirnwand spannt.An actuator is proposed, comprising: - an electric motor (2) with a motor housing (5) and a motor shaft (3), - an actuator housing (1) with a compartment (6) in which the motor housing is held between end walls (7, 8) of the compartment is accommodated,- and a spring clip (9) which radially tensions and axially positions the motor housing with respect to the axial direction of the motor shaft in the direction of a bottom (10) of the compartment. The spring clip has a spring tongue (11) which is clamped between one of the end walls and either a shaft-side or a free motor end wall (12, 13) of the motor housing and clamps the motor housing against the other end wall.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, umfassend:

  • - einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse und einer Motorwelle,
  • - ein Aktuatorgehäuse mit einem Fach, in dem das Motorgehäuse zwischen Stirnwänden des Fachs aufgenommen ist,
  • - und einen Federbügel, der das Motorgehäuse bezüglich der Axialrichtung der Motorwelle radial in Richtung eines Bodens des Fachs spannt und axial positioniert.
The invention relates to an actuator comprising:
  • - an electric motor with a motor housing and a motor shaft,
  • - an actuator housing with a compartment in which the motor housing is accommodated between end walls of the compartment,
  • and a spring clip that radially biases and axially positions the motor housing with respect to the axial direction of the motor shaft towards a bottom of the compartment.

Ein gattungsgemäßer Aktuator ist aus der DE 10 2014 100 675 A1 bekannt. Die axialen Enden des dortigen Federbügels haben jeweils federnde Finger, die das Motorgehäuse an dessen Motorstirnwänden einfassen und auf diese Weise axial im Fach positionieren. Der Federbügel ist mit dem Aktuatorgehäuse verschraubt. Die sich dabei ergebende Axialposition des Motorgehäuses im Fach kann folglich in dem Maße schwanken, wie die Verschraubungspunkte des Federbügels zu dessen Fingern maßtoleriert sind.A generic actuator is from DE 10 2014 100 675 A1 known. The axial ends of the spring clip there each have resilient fingers which enclose the motor housing on its motor end walls and in this way position it axially in the compartment. The spring clip is screwed to the actuator housing. The resulting axial position of the motor housing in the compartment can consequently vary to the extent that the screwing points of the spring clip are dimensionally toleranced to its fingers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator der eingangs genannten Art konstruktiv so zu verbessern, dass die Axialposition des Motorgehäuses innerhalb des Fachs in Bezug auf Bauteiltoleranzen weitestgehend unveränderlich ist.The object of the present invention is to improve the design of an actuator of the type mentioned at the outset in such a way that the axial position of the motor housing within the compartment is largely unchangeable with regard to component tolerances.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Federbügel eine Federzunge hat, die zwischen einer der Stirnwände einerseits und entweder einer wellenseitigen oder einer freien Motorstirnwand des Motorgehäuses andererseits eingespannt ist und das Motorgehäuse gegen die andere Stirnwand spannt. Der erfindungsgemäße Federbügel spannt den Elektromotor dauerhaft mit der erforderlichen Mindesthaltekraft im Aktuatorgehäuse (bezüglich der Axialrichtung der Motorwelle) sowohl radial als auch axial vor und sichert somit den Elektromotor gegen vibrationsbedingte Relativbewegungen im Fach.This object is achieved in that the spring clip has a spring tongue which is clamped between one of the end walls on the one hand and either a shaft-side or a free motor end wall of the motor housing on the other hand and clamps the motor housing against the other end wall. The spring clip according to the invention permanently tensions the electric motor with the required minimum holding force in the actuator housing (relative to the axial direction of the motor shaft) both radially and axially and thus secures the electric motor against vibration-related relative movements in the compartment.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent patent claims.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen:

  • 1 einen erfindungsgemäßen Aktuator bei geöffnetem Aktuatorgehäuse in perspektivischer Darstellung;
  • 2 den Federbügel des Aktuators gemäß 1 in perspektivischer Draufsicht;
  • 3 den Federbügel gemäß 2 in perspektivischer Unteransicht;
  • 4 den Schnitt I-I gemäß 1;
  • 5 den Schnitt II-II gemäß 1;
  • 6 den Schnitt III-III gemäß 1;
  • 7 den Schnitt IV-IV gemäß 6.
Further features of the invention result from the following description and from the drawings, which show an exemplary embodiment of the invention:
  • 1 an actuator according to the invention with the actuator housing open in a perspective view;
  • 2 according to the spring clip of the actuator 1 in perspective top view;
  • 3 according to the spring clip 2 in perspective view from below;
  • 4 according to section II 1 ;
  • 5 according to section II-II 1 ;
  • 6 according to section III-III 1 ;
  • 7 according to section IV-IV 6 .

Der in 1 dargestellte Aktuator ist Teil eines Kühlmittelreglers im Kühlkreislauf eines elektrisch und/oder verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Der bei geöffnetem Aktuatorgehäuse 1 dargestellte Aktuator umfasst einen Elektromotor 2, dessen Motorwelle 3 über ein mehrstufiges und vorliegend dreistufiges Schnecken- und Stirnradgetriebe 4 einen mit dem Stirnrad 14 verbundenen und hier nicht dargestellten Drehschieber des Kühlmittelreglers mit hoher Übersetzung zwischen dessen Drehpositionen verstellt.the inside 1 The actuator shown is part of a coolant regulator in the cooling circuit of an electrically and/or internal combustion engine driven motor vehicle. The actuator shown with the actuator housing 1 open comprises an electric motor 2, the motor shaft 3 of which adjusts a rotary valve of the coolant regulator, which is connected to the spur gear 14 and is not shown here, with a high transmission ratio between its rotary positions via a multi-stage and in this case three-stage worm and spur gear 4.

Die nachfolgenden Erläuterungen nehmen Bezug auf sämtliche 1 bis 7. Das Aktuatorgehäuse 1 hat ein Fach 6, in dem das Motorgehäuse 5 des Elektromotors 2 zwischen (axialen) Stirnwänden 7 und 8 des Fachs 6 aufgenommen ist, die sich von einem Boden 10 des Fachs 6 erheben. Die Fixierung des Motorgehäuses 5 im Fach 6 erfolgt elastisch mittels eines Federbügels 9, der das Motorgehäuse 5 - bezüglich der Axialrichtung der Motorwelle 3 - radial in Richtung des Bodens 10 und vorliegend gegen Lagerböcke 28 und 29 spannt, die Teil der Stirnwände 7 bzw. 8 sind. Die radiale Verspannung des Motorgehäuses 5 gegen die Lagerböcke 28, 29 ist weiter unten erläutert.The following explanations refer to all of them 1 until 7 . The actuator housing 1 has a compartment 6 in which the motor housing 5 of the electric motor 2 is accommodated between (axial) end walls 7 and 8 of the compartment 6 which rise from a bottom 10 of the compartment 6 . The motor housing 5 is fixed in the compartment 6 elastically by means of a spring clip 9, which clamps the motor housing 5 - with respect to the axial direction of the motor shaft 3 - radially in the direction of the base 10 and in the present case against bearing blocks 28 and 29, which are part of the end walls 7 and 8 are. The radial bracing of the motor housing 5 against the bearing blocks 28, 29 is explained below.

Der Federbügel 9 positioniert das Motorgehäuse 5 - bezüglich der Axialrichtung der Motorwelle 3 - zu den Stirnwänden 7, 8 mittels einer (einzigen) Federzunge 11, die zwischen einer der Stirnwände 7, 8 einerseits und entweder einer wellenseitigen Motorstirnwand 12 am A-Lagerschild 30 oder einer freien Motorstirnwand 13 am B-Lagerschild 31 des Elektromotors 2 andererseits eingespannt ist und das Motorgehäuse 5 gegen die andere Stirnwand 8 bzw. 7 spannt. Die Federzunge 11 hat zwei Zungenhälften 15 und 16, die jeweils mit einem zum Boden 10 hin geschlossenen U-Profil beidseits der Motorwelle 3 und des Lagerbocks 28 zwischen der Stirnwand 7 und der wellenseitigen Motorstirnwand 12 eingespannt sind und das Motorgehäuse 5 an dessen freier Motorstirnwand 13 gegen die Stirnwand 8 spannen.The spring clip 9 positions the motor housing 5 - with respect to the axial direction of the motor shaft 3 - to the end walls 7, 8 by means of a (single) spring tongue 11, which is located between one of the end walls 7, 8 on the one hand and either a shaft-side end wall 12 of the motor on the A end shield 30 or a free motor end wall 13 on the B end shield 31 of the electric motor 2 is clamped on the other hand and clamps the motor housing 5 against the other end wall 8 or 7 . The spring tongue 11 has two tongue halves 15 and 16, which are each clamped between the end wall 7 and the shaft-side end wall 12 of the motor with a U-profile closed towards the bottom 10 on both sides of the motor shaft 3 and the bearing block 28, and the motor housing 5 on its free end wall 13 clamp against the bulkhead 8.

Der Federbügel 9 ist ein federhartes Blechformteil, das sich aus zwei axial beabstandeten Abschnitten 17 und 18 mit zum Boden 10 hin offenen U-Profilen, zwei die Abschnitte 17, 18 im bodennahen Bereich verbindenden Seitenstegen 19, 20 und einem die Abschnitte 17, 18 im bodenfernen Bereich verbindenden Mittelsteg 21 sowie der von einem der Abschnitte 17, 18 axial stirnseitig ausgehenden und zum Boden 10 hin abgewinkelten Federzunge 11 zusammensetzt. Die Abschnitte 17, 18 haben in Längsflucht des Mittelstegs 21 lokal ausgeformte Vorsprünge 22 und 23, die das im bodennahen und bodenfernen Bereich gegenüber der Zylinderform abgeflachte Motorgehäuse 5 kontaktieren und radial in Richtung des Bodens 10 gegen die Lagerböcke 28, 29 spannen. Der Federbügel 9 ist spiegelsymmetrisch zu einer Längsmittelebene, die durch die Motorwelle 3 und die Vorsprünge 22, 23 verläuft.The spring clip 9 is a spring-hard sheet metal part, which consists of two axially spaced sections 17 and 18 with the bottom 10 open towards U-profiles, two sections 17, 18 in bodenna hen area connecting side webs 19, 20 and the sections 17, 18 in the bottom area connecting central web 21 and the one of the sections 17, 18 axially frontally outgoing and towards the bottom 10 angled spring tongue 11 composed. The sections 17, 18 have locally formed projections 22 and 23 in the longitudinal alignment of the central web 21, which contact the motor housing 5, which is flattened in the area near the bottom and far from the bottom compared to the cylindrical shape, and clamp radially in the direction of the bottom 10 against the bearing blocks 28, 29. The spring clip 9 is mirror-symmetrical to a longitudinal center plane that runs through the motor shaft 3 and the projections 22, 23.

Wie es aus den Schnittdarstellungen I-I in 4 und III-III in 6 deutlich wird, kontaktiert der Federbügel 9 das Motorgehäuse 5 lediglich mit den Vorsprüngen 22, 23 und der Federzunge 11, so dass die herstellbedingten Positionstoleranzen des Motorgehäuses 5 im Fach 6 klein sein können und insbesondere die axiale Sicherung des Elektromotors 2 im Aktuatorgehäuse 1 wiederholgenau erfolgen kann. Der Federbügel 9 wird von oben in das Fach 6 eingedrückt, bis er unter Erzeugung der radialen Spannkraft infolge dessen elastischer Verformung mit Seitenwänden 24 und 25 des Fachs 6 verrastet. Dabei hintergreifen die Seitenstege 19, 20 Rastvorsprünge 26 und 27 der Seitenwände 24, 25 unter Abstützung der radialen Spannkraft. Der Montageaufwand für die aus dem Stand der Technik bekannte Verschraubung des Federbügels kann damit entfallen.As can be seen from the sectional views II in 4 and III - III in 6 becomes clear, the spring clip 9 contacts the motor housing 5 only with the projections 22, 23 and the spring tongue 11, so that the manufacturing-related positional tolerances of the motor housing 5 in compartment 6 can be small and, in particular, the axial securing of the electric motor 2 in the actuator housing 1 can take place with repeat accuracy . The spring clip 9 is pressed from above into the compartment 6 until it snaps into place with the side walls 24 and 25 of the compartment 6, generating the radial clamping force as a result of its elastic deformation. The side bars 19, 20 engage behind locking projections 26 and 27 of the side walls 24, 25 under support of the radial clamping force. The assembly work for the screwing of the spring clip known from the prior art can thus be omitted.

7 verdeutlicht das durch den Lagerbock 28 gebildete Auflager für das A-Lagerschild 30 des Elektromotors 2. Der Lagerbock 28 hat die Geometrie eines Prismas, in dem das A-Lagerschild 30 an zwei umfänglichen Abstützpunkten zur Auflage kommt und das das Motorgehäuse 5 radial im Fach 6 zentriert. Eine radiale Abstützung des Motorgehäuses 5 am Boden 10 erfolgt dementsprechend nicht. Die prismatische Auflagergeometrie am B-Lagerschild 31 ist vorliegend identisch. 7 clarifies the support formed by the bearing block 28 for the A end shield 30 of the electric motor 2. The bearing block 28 has the geometry of a prism in which the A end shield 30 comes to rest at two circumferential support points and the motor housing 5 radially in compartment 6 centered. Accordingly, the motor housing 5 is not radially supported on the floor 10 . The prismatic bearing geometry on the B end shield 31 is identical in the present case.

Alternative (nicht dargestellte) Auflagergeometrien können entweder - der Kreisform der Lagerschilde entsprechend - halbkreisförmig oder rechteckig mit seitlichen Quetschrippen zwecks Zentrierung des Elektromotors 2 sein.Alternative support geometries (not shown) can either be semi-circular or rectangular with lateral crushing ribs for the purpose of centering the electric motor 2--corresponding to the circular shape of the end shields.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102014100675 A1 [0002]DE 102014100675 A1 [0002]

Claims (10)

Aktuator, umfassend: - einen Elektromotor (2) mit einem Motorgehäuse (5) und einer Motorwelle (3), - ein Aktuatorgehäuse (1) mit einem Fach (6), in dem das Motorgehäuse (5) zwischen Stirnwänden (7, 8) des Fachs (6) aufgenommen ist, - und einen Federbügel (9), der das Motorgehäuse (5) bezüglich der Axialrichtung der Motorwelle (3) radial in Richtung eines Bodens (10) des Fachs (6) spannt und axial positioniert, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (9) eine Federzunge (11) hat, die zwischen einer der Stirnwände (7, 8) einerseits und entweder einer wellenseitigen oder einer freien Motorstirnwand (12, 13) des Motorgehäuses (5) andererseits eingespannt ist und das Motorgehäuse (5) gegen die andere Stirnwand (8, 7) spannt.Actuator, comprising: - an electric motor (2) with a motor housing (5) and a motor shaft (3), - an actuator housing (1) with a compartment (6) in which the motor housing (5) is held between end walls (7, 8) of the compartment (6), - and a spring clip (9) which tensions the motor housing (5) radially in relation to the axial direction of the motor shaft (3) in the direction of a bottom (10) of the compartment (6) and positions it axially, characterized that the spring clip (9) has a spring tongue (11) which is clamped between one of the end walls (7, 8) on the one hand and either a shaft-side or a free motor end wall (12, 13) of the motor housing (5) on the other hand and the motor housing ( 5) clamped against the other end wall (8, 7). Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federzunge (11) mit zwei beidseits der Motorwelle (3) verlaufenden Zungenhälften (15, 16) zwischen der einen Stirnwand (7) und der wellenseitigen Motorstirnwand (12) eingespannt ist.actuator after claim 1 , characterized in that the spring tongue (11) is clamped between one end wall (7) and the shaft-side end wall (12) of the motor with two tongue halves (15, 16) running on both sides of the motor shaft (3). Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungenhälften (15, 16) jeweils ein zum Boden (10) hin geschlossenes U-Profil haben.actuator after claim 2 , characterized in that the tongue halves (15, 16) each have a U-profile that is closed towards the base (10). Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (9) ein federhartes Blechformteil mit zwei axial beabstandeten Abschnitten (17, 18) mit zum Boden (10) hin offenen U-Profilen, zwei die Abschnitte (17, 18) im bodennahen Bereich verbindenden Seitenstegen (19, 20) und einem die Abschnitte (17, 18) im bodenfernen Bereich verbindenden Mittelsteg (21) sowie der von einem der Abschnitte (17, 18) axial stirnseitig ausgehenden und zum Boden (10) hin abgewinkelten Federzunge (11) ist.Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the spring clip (9) is a spring-hard sheet metal part with two axially spaced sections (17, 18) with U-profiles open towards the bottom (10), two sections (17, 18) in side bars (19, 20) connecting the area close to the floor and a middle bar (21) connecting the sections (17, 18) in the area far from the floor as well as the spring tongue ( 11) is. Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17, 18) in Längsflucht des Mittelstegs (21) lokal ausgeformte Vorsprünge (22, 23) haben, mit denen der Federbügel (9) das Motorgehäuse (5) in Richtung des Bodens (10) spannt.actuator after claim 4 , characterized in that the sections (17, 18) have projections (22, 23) formed locally in the longitudinal alignment of the central web (21), with which the spring clip (9) tensions the motor housing (5) in the direction of the base (10). Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (9) das Motorgehäuse (5) lediglich mit den Vorsprüngen (22, 23) und der Federzunge (11) kontaktiert.actuator after claim 5 , characterized in that the spring clip (9) contacts the motor housing (5) only with the projections (22, 23) and the spring tongue (11). Aktuator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (9) spiegelsymmetrisch zu einer Längsmittelebene ist, die durch die Motorwelle (3) und die Vorsprünge (22, 23) verläuft.actuator after claim 5 or 6 , characterized in that the spring clip (9) is mirror-symmetrical to a longitudinal center plane which runs through the motor shaft (3) and the projections (22, 23). Aktuator nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (9) unter Erzeugung dessen radialer Spannkraft mit Seitenwänden (24, 25) des Fachs (6) verrastet ist, wobei die Seitenstege (19, 20) Rastvorsprünge (26, 27) der Seitenwände (24, 25) unter Abstützung der radialen Spannkraft hintergreifen.actuator according to one of Claims 4 until 7 , characterized in that the spring clip (9) is latched to side walls (24, 25) of the compartment (6) while generating its radial clamping force, the side webs (19, 20) having latching projections (26, 27) of the side walls (24, 25 ) while supporting the radial clamping force. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (9) das Motorgehäuse (5) radial gegen Lagerböcke (28, 29) spannt, auf denen das Motorgehäuse (5) aufliegt und die das Motorgehäuse (5) radial zentrieren.Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the spring clip (9) clamps the motor housing (5) radially against bearing blocks (28, 29) on which the motor housing (5) rests and which radially center the motor housing (5). Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagergeometrie eines oder beider Lagerböcke (28, 29) prismatisch ist.Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing geometry of one or both bearing blocks (28, 29) is prismatic.
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