DE4324912C2 - Stellantrieb, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Stellantrieb, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen in Kraftfahrzeugen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stellantriebe, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen in Kraftfahrzeugen, an diese werden hohe An­ forderungen bezüglich Geräuschentwicklung, Wirkungsgrad und Zuverlässig­ keit gestellt.
Solche Stellantriebe bestehen in der Regel aus einem zweiteiligen Gehäuse, einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe und einer nach außen füh­ renden Abtriebswelle. Da die erste Untersetzungsstufe meist ein Schnecken­ getriebe ist, wirken im Betrieb Axialkräfte auf die Motorwelle ein, die durch Spurlager oder Anlaufscheiben aufgenommen werden müssen, um Beschädi­ gungen des Motors zu verhindern.
Bei den bekannten Stellantrieben 1.61.055 und 1.61.049 der Anmelderin (siehe Fig. 3) ist die axiale Lage des Stators durch die Einbaumittel im Getriebegehäuse be­ stimmt. Die axiale Lage der Rotorwelle wird von einem Spurlager vorgegeben, das im Getriebegehäuse verankert ist, ebenso wie eine Metallfeder, die den Rotor an das Spurlager drückt. Der Motor selbst weist zwei Anlaufscheiben auf, die Beschädigungen des Motors verhindern sollen. Bei zu großen Maßto­ leranzen der einzelnen Bauteile kann jedoch der Fall auftreten, daß eine der Anlaufscheiben am Lager reibt und damit den Motorwirkungsgrad herabsetzt.
Aus der DE-PS 34 08 632 ist ein Stellantrieb, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, bekannt, bestehend aus einem spritz- oder gießtechnisch herstellba­ ren Getriebegehäuse und einem Elektromotor, dessen Motorwelle im Getriebe­ gehäuse an einem Spurlager anliegt.
Die FR 20 50 196 zeigt eine Einrichtung zur Reduktion der Geräusche bei einem ähnlichen Stellantrieb, wobei der Elektromotor ein Spurlager aufweist. Weiter ist ein als Spurlager wirksames Federelement am Getriebegehäuse vor­ gesehen, das den mechanischen Kontakt zwischen der Motorwelle und den beiden Spurlagern bewirkt.
Um das Axialspiel der Motorwelle auszugleichen sind auch andere Spielein­ stellmechanismen entwickelt worden. Aus der DE-OS 41 16 368 ist ein Elek­ tromotor, insbesondere für eine Scheibenwischeranlage eines Kraftfahrzeugs bekannt, dessen Motorwelle durch einen federbeaufschlagten Keil axial spiel­ frei gelagert ist. Ein anderes ähnliches Prinzip zeigt das DE-GM 70 39 583, hier bewirkt eine exzentrische Scheibe den Axialspielausgleich.
Ein durch die DE-AS 20 16 866 bekannter Motor weist elastische Zwischen­ glieder zur Isolierung axialer Schwingungen zwischen einem internen Spur­ lager und dem Lagerschild auf. Für die radiale Isolierung müßten hier je­ doch zusätzliche Dämpfungsmittel vorgesehen werden.
Aus der US-PS 34 59 977 ist eine Anordnung zur schwingungsisolierenden Befestigung eines Kleinmotors in einem Gerät bekannt, bei welchem die An­ sätze von Schalldämpfenden Mitteln in Ausnehmungen der Motorstirnseiten eingeführt werden. Radial versetzte Ausnehmungen in den schalldämpfenden Mitteln dienen als Verdrehsicherung, in welche Vorsprünge an den Stirnsei­ ten des Motors eingreifen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie nur in radialer Richtung schwingungsdämpfend wirkt.
In Stellantrieben, wie sie aus der DE-PS 38 35 773 oder der DE-PS 38 44 813 bekannt sind, ist der Stator des Elektromotors durch Aufnahmemittel im Getriebegehäuse in seiner axialen und radialen Lage fixiert, zur Schwin­ gungsdämpfung dienen hier handelsübliche Rundschnurdichtungen (O-Ringe), die zwischen zylindrischen Ansätzen an den Lagerschildern und den getrie­ begehäusefesten Aufnahmemitteln eingebaut sind, so daß der Stator radial und auch axial schwingungsdämpfend gelagert ist, dabei wird der Stator von den Aufnahmemitteln in eine von den Gehäusetoleranzen bestimmte axiale Lage gedrängt.
Kleine Standardelektromotoren besitzen meist große Maßtoleranzen zwischen der internen Anlaufscheibe und der Innenseite des abtriebsseitigen Lager­ schildes einerseits, sowie zwischen dem abtriebsseitigen Wellenende und der Außenseite des abtriebsseitigen Lagerschildes andererseits, so daß sich diese Toleranzen im ungünstigsten Fall addieren und bei eingebautem Elek­ tromotor dazu führen, daß die Anlaufscheibe mit dem Lager oder dem Lager­ schild in Berührung kommt und dadurch den Motorwirkungsgrad erheblich herabsetzt.
Aufgrund obiger Nachteile ist es Aufgabe dieser Erfindung einen Stellan­ trieb mit einfachsten Mitteln so zu gestalten, daß sowohl eine bessere Kör­ perschallentkopplung zwischen Stator und Getriebegehäuse, als auch zwi­ schen Rotor und Getriebegehäuse und gleichzeitig eine bessere Zuverlässig­ keit und ein besserer Wirkungsgrad auch bei Verwendung einfacher Stan­ dardelektromotoren erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Wenn der Stator des Elektromotors mittels Elastomerpuffer radial und mindestens durch einen auch axial im Getriebegehäuse gelagert wird, ist dadurch der Stator in hohem Maße körperschallentkoppelt. Ein am Getriebegehäuse einstückig ange­ formtes Federelement drückt einen am Elastomerpuffer angeformten Druck­ zapfen gegen ein im Elektromotor integriertes Spurlager und dieses die daran anliegende Welle gegen ein im Getriebegehäuse fest eingebautes Spurlager, dadurch ist die axiale Lage der Motorwelle festgelegt. Die axiale Lage des Stators ist hingegen nicht festgelegt und wird auch nicht durch Aufnahmemittel im Getriebegehäuse beeinflußt.
Mindestens einer der Elastomerpuffer kann mit einer Verdrehsicherung ausge­ stattet sein, um zu verhindern, daß der Elektromotor mit dem Getriebegehäuse in Berührung kommt. Diese Verdrehsicherung wird im einfachsten Fall so ver­ wirklicht, daß eine oder mehrere Anformungen am Elastomerpuffer eine oder mehrere der abgeflachten Seitenflächen des Stators hintergreift. Im Getrie­ begehäuse wird der Elastomerpuffer formschlüssig in Aufnahmen am Getrie­ begehäuse, die ihn gegen Verdrehung sichern, gehalten.
Durch die Lagerung der Motorwelle zwischen getriebegehäusefestem Spurla­ ger, motorintegriertem Spurlager, Druckzapfen am Elastomerpuffer und einer mit dem Getriebegehäuse einstückigen Blattfeder, wird der Rotor axial beru­ higt und ist in der Lage Getriebestöße abzudämpfen. Hierzu ist die Feder im Gehäuseboden derart dimensioniert, daß sie alle zu erwartenden Axialkräfte aufnehmen kann. Die Verwendung einer einstückig mit dem Getriebegehäuse angeformten Feder ist nur aufgrund der geringen Maßtoleranz möglich, wel­ che durch die oben ausgeführte Anordnung zustandekommen. Diese Toleranz ist zusammengesetzt aus den Toleranzen der Spurlagerscheibe, des Elasto­ merpuffers und der Längentoleranz der Motorwelle.
Der Elastomerpuffer ist so ausgestaltet, daß er Toleranzabweichungen des Elektromotors, z. B. Lageabweichungen des internen Spurlagers, ausgleichen kann, hierzu können Membrane oder Streben dienen, die den Druckzapfen mit einem zur Motoraufnahme dienenden Ringbereich nachgiebig verbinden.
Am Gehäusedeckel können Mittel angebracht sein, welche die Elastomerpuffer und damit den Stator des Elektromotors in seiner durch verschiedene Toleranzen bestimmten Lage festlegen, so daß er nur noch durch die Elastizität der Dämpfungsmittel beweglich bleibt.
Ein Weg zur Ausführung der erfindungsgemäßen Motorlagerung ist in der Zeichnung dargestellt, anhand dieser wird die Erfindung näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Stellantrieb mit abgenommenem Deckel, wobei das Getriebe nur angedeutet ist;
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Motorstirnseite des erfindungsgemäßen Stellantriebs;
Fig. 3 zeigt die Motorlagerung eines bekannten Prinzips, entsprechend der Stellantriebe 1.61.055 oder 1.61.049 der Erfinderin;
Fig. 4 zeigt die Motorlagerung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt einen Elastomerpuffer nach der vorliegenden Erfindung.
Der Stellantrieb besteht, wie in Fig. 1 zu sehen ist, aus einem Getriebege­ häuse 1, einem Elektromotor 2 mit einer Motorwelle 3 und einer Schnecke 4, einem Untersetzungsgetriebe 5 (hier nur angedeutet) und einer Abtriebs­ welle (hier nicht dargestellt). Der Elektromotor 2 weist Lagerschilde 19 und 20 auf, diese sind mit Ansätzen 21 und 22 versehen, mit denen der Elektro­ motor 2 in den Elastomerpuffern 8 und 9 gelagert ist.
Wie deutlicher in Fig. 2 zu sehen ist, sind die Elastomerpuffer 8 und 9 in den Aufnahmen 10 und 11, die einstückig am Getriebegehäuse 1 angeformt sind, gelagert. Der Elastomerpuffer 9 ist formschlüssig in der Aufnahme 11 gehalten, dies wird durch die ebenen Bereiche 14a und 14b erreicht, die als Verdrehsicherung dienen.
In axialer Richtung ist der Elektromotor 2 zwischen einem im Getriebegehäu­ se eingebauten Spurlager 18 und einem mit dem Getriebegehäuse 1 ein­ stückig ausgebildeten Federelement 15 gelagert. Das Federelement 15 geht vom Boden 15 des Getriebegehäuses 1 aus und weist am anderen Ende eine Einführschräge 17 auf.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Elastomerpuffers 9 mit dem darin gelagerten Elektromotor 2. Der Elektromotor 2 weist ein internes Spurlager 25 auf, gegen das die Motorwelle 3 aufgrund eines magnetischen Axialzugs anläuft. Im Lagerschild 19 ist eine Ausnehmung 28 vorgesehen, die das in­ terne Spurlager von außen zugänglich macht. Ein Teil des Elastomerpuffers der als Druckzapfen 24 bezeichnet wird, stellt die mechanische Verbindung her zwischen dem Federelement 16 und dem internen Spurlager 25 des Elektromotors 2.
Der Elastomerpuffer 9 besteht aus einem Ringbereich 27, einem der Aufnah­ me 11 angepaßten Lagerbereich 31, einem Druckzapfen 24, der über Mem­ brane oder Streben 23 mit dem Ringbereich 27 nachgiebig befestigt ist und einer oder mehreren Verdrehsicherungen 12, welche eine oder mehrere der Motorabflachungen 13 hintergreift und ihn dadurch vor Berührung mit dem Getriebegehäuse 1 schützt. Der Druckzapfen 24 ist vorzugsweise zylinderför­ mig ausgebildet und wirkt als axiales Dämpfungselement um den Stator 6 möglichst gut von Körperschall zu entkoppeln.
Fig. 3 zeigt die Lagerung eines Elektromotors nach herkömmlicher Art, wie z. B. bei den Getrieben 1.61.055 oder 1.61.049 der Anmelderin, wobei der Mo­ tor über kein internes Spurlager verfügt. Der Rotor 7 ist hier zwischen ei­ nem Spurlager 18 im Getriebegehäuse 1 und einem Federelement oder einem sonstigen Spielausgleichsmittel ortsfest gelagert. Der Stator wird dabei über Rundschnurdichtungen 32 (O-Ringe) gelagert, die in Aufnahmen im Getrie­ begehäuse eingelegt und nur im Rahmen der Elastizität der Rundschnurdich­ tungen 32 beweglich, aber ansonsten ebenso ortsfest gelagert sind, wie der Rotor. Die axiale Lage von Stator 6 zu Rotor 7 und insbesondere der Anlauf­ scheibe 33 zum Lagerschild 19 bzw. der Anlaufscheibe 34 zum Lagerschild 20 wird bei diesem Aufbau hauptsächlich durch die relativ großen Toleranzen dieser Teile und ihrer Einbaulage bestimmt. Bei dieser herkömmlichen Art der Lagerung kann es daher zu Berührungen zwischen einer Anlaufscheibe und einem Lager kommen und dadurch zu einer Beeinträchtigung des Wir­ kungsgrades.
Bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb, wie es Fig. 4 zeigt, wird nur der Rotor 7 in eine definierte axiale Lage gebracht, der Stator 6 hingegen kann aufgrund der Motortoleranzen entsprechend unterschiedliche Lagen einneh­ men. Der Axialzug im Elektromotor 2 sorgt dafür, daß der Rotor 7 stets am internen Spurlager 25 anliegt, so daß die Anlaufscheibe 34 nicht mit dem Lagerschild 20 in Berührung kommt. Durch die nachgiebigen Membrane oder Streben 23 wird erreicht, daß der Druckzapfen 24 stets mit dem internen Spurlager 25 in Kontakt ist. Auch im Falle, daß die Lage des internen Spurlagers 25 gegenüber dem Lagerschild 19 von der Ideallage abweicht, wird der Kontakt des Druckzapfens 24 mit dem internen Spurlager 25 hergestellt, indem die Membrane oder Streben 23 der Axialkraft des Federelements 16 nachgeben. Bei der Montage des Getriebedeckels greifen die Fixierspitzen 29 und 30 in die Elastomerpuffer 8 und 9 ein und fixieren damit den Stator 6, bei diesem Vorgang wird keine axiale Kraft auf den Stator 6 ausgeübt, dadurch wird verhindert, daß bei der Festlegung des Stators 6 die Anlaufscheibe 34 mit dem Lager im Lagerschild 20 in Berührung kommt.
Ein erfindungsgemäßer Stellantrieb kann auf unterschiedliche Weise montiert werden, eine Möglichkeit besteht darin, daß sich das Federelement 16 und das Spurlager 18 im gleichen Gehäuseteil befinden wie die Aufnahmen 10 und 11, dann wird der Elektromotor 2 zusammen mit den Elastomerpuffern 8 und 9 in die Aufnahmen 10 und 11, und zwischen dem Federelement 16 und dem Spurlager 18 eingelegt, so daß der Rotor bereits axial fixiert ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß sich das Federelement und das Spur­ lager 18 im gleichen Gehäuseteil befinden wie die Fixierspitzen 29 und 30, dann wird der Elektromotor 2 zusammen mit den Elastomerpuffern 8 und 9 in die Aufnahmen 10 und 11 eingelegt, ohne daß der Rotor axial fixiert ist, dies geschieht dann erst beim Einbau des zweiten Gehäuseteils und zwar so, daß das Federelement 16, und das Spurlager 18 zunächst den Rotor axial festle­ gen und anschließend der Stator durch die Fixierspitzen 29 und 30 befe­ stigt wird.

Claims (15)

1. Stellantrieb, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen in Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen:
  • a) Einem spritz- oder gießtechnisch herstellbaren Getriebegehäuse (1);
  • b) einem mittels Elastomerpuffern (8; 9) gelagerten, ein internes Spurlager (25) aufweisenden, aus einem Rotor (7) und einem Stator (6) bestehenden Elektromotor (2);
  • c) einem den mechanischen Kontakt zwischen der Motorwelle (3) und einem im Getriebegehäuse (1) befindlichen Spurlager (18) bewir­ kenden Federelement (16);
  • d) einem Untersetzungsgetriebe (5) mit einer Abtriebswelle;
  • e) einem Teil (24) eines Elastomerpuffers (9), das sich zwischen dem Fe­ derelement (16) und dem Elektromotor (2) befindet und die Feder­ kraft des Federelements (16) auf den Elektromotor (2) übermittelt;
  • f) einem in seiner axialen Lage nicht durch Aufnahmeteile des Getriebe­ gehäuses beeinflußten Stator (6).
2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (24) als Druckzapfen ausgebildet ist.
3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ zapfen (24) zylindrisch ausgebildet ist.
4. Stellantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzapfen (24) in eine Ausnehmung (28) im Lagerschild (19) bis zum motorinternen Spurlager (25) reicht.
5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen einem den Elektromotor radial lagernden Ringbereich (27) und dem Druckzapfen (24) des Elastomerpuffers (9) ein dünner ela­ stischer Bereich (23) befindet, der eine begrenzte axiale Reiativbewe­ gung zwischen den Teilen (27) und (24) zuläßt.
6. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ringbereich (27) des Elastomerpuffers (9) eine oder mehrere den Elek­ tromotor (2) an einer oder mehreren Abflachungen (13) des Stators (6) hintergreifende und dadurch Verdrehsicherungen (12) bildende Anformungen anschließen.
7. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elasto­ merpuffer (9) im Getriebegehäuse (1) gegen Verdrehung gesichert ist.
8. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder­ element (16) einstückig mit einem der das Gehäuse bildenden Teile aus­ geformt ist.
9. Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder­ element (16) in Form einer Blattfeder ausgeführt ist.
10. Stellantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fe­ derelement (16) vom Boden (15) eines der Gehäuseteile ausgeht.
11. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement (16) mit einer Einführschräge (17) aus­ gestattet ist.
12. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß Ansätze (21; 22) des Elektromotors (2) in den Ringbereichen (26; 27) zweier Elastomerpuffer (8; 9) gelagert sind.
13. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei Elastomerpuffer (8; 9) durch einstückig mit dem Gehäuse (1) ausgebildete Fixierspitzen (29; 30) in ihrer Lage fixiert werden.
14. Stellantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fi­ xierspitzen (29; 30) auf die Ringbereiche (26; 27) der Elastomerpuffer drücken und dadurch die Ansätze (21; 22) der Lagerschilde (19; 20) in ihrer radialen Lage festlegen.
15. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der eine Elastomerpuffer (9) aus einem Ringbereich (27), einem an die Aufnahme (11) im Getriebegehäuse (1) angepaßten Lagerbereich (31), einem Druckzapfen (24), der über Membrane oder Streben (23) mit dem Ringbereich (27) nachgiebig verbunden ist und einer Verdrehsicherung (12), die den Elektromotor (2) an einer oder mehreren Abflachungen (13) vor Berührung mit dem Getriebegehäuse (1) schützt, besteht.
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