DE4419758A1

DE4419758A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE4419758A1
Application number: DE4419758A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Volz; Dieter Dinkel
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-12-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit einer Ankerwelle, die an ihrem einen Ende in ein Antriebselement übergeht und die zu beiden Seiten des Antriebselements gela gert ist, wobei das andere (ankerseitige) Ende der Welle in einem Dämpfungselement liegt, das von einem Trägerkörper gehalten ist, der insbesondere in radialer Richtung ela stisch nachgiebig am Elektromotorgehäuse gehalten ist.

Ein derartiger Elektromotor ist in der DE 41 28 110 A1 be schrieben. Als Trägerkörper ist ein plattenförmiges Element vorgesehen, das an seinem Außenrand mit dem Motorgehäuse verbunden ist. Eine Lagerschale ist entweder einstückig mit dem Trägerkörper oder aber als Einsatzelement in einer topf förmigen Ausbiegung des Trägerkörpers vorgesehen.

Die Nachgiebigkeit dieses Lagers bzw. Dämpfungselementes ergibt sich durch die flächige Auswölbung des Trägerelemen tes. Diese Elastizität läßt sich nur schwer kontrollieren bzw. vorausberechnen, so daß sie in den Fällen, in denen die Nachgiebigkeit der Wellenendlagerung exakt erfaßt werden muß, nicht geeignet ist.

Dieser Fall tritt insbesondere dann auf, wenn der Elektromo tor zum Antrieb einer Kolbenpumpe eingesetzt werden soll. Als Antriebselement ist dann ein Exzenter in der Verlänge rung der Ankerwelle vorgesehen, der unmittelbar auf die Pum penkolben einwirkt. Dadurch treten erhebliche Radialkräfte auf, die eine Verbiegung der Welle hervorrufen und dazu füh ren, daß das freiliegende Ende der Ankerwelle erheblich aus der Achse herausgeführt wird. Diese Versetzung der Achse soll in kontrollierter Weise unterbunden bzw. gedämpft wer den.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß in Kombi nation mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 das Dämpfungselement aus zwei gegenüberliegenden Elementen gebildet wird, die mit Gleitflächen an der Ankerwelle anlie gen. Vorzugsweise besteht das Dämpfungselement aus zwei Halbschalen, die an ihrem Außenumfang von einem unterbroche nen und elastisch nachgiebigem Band umschlungen sind.

Die Nachgiebigkeit des Bandes läßt sich insbesondere dann gut kontrollieren, wenn die Unterbrechung des Bandes im Be reich einer Lücke zwischen den beiden Halbschalen liegt.

Zur Befestigung des Dämpfungselementes am Motorgehäuse wird vorgeschlagen, daß am Band ein U-förmiger Bügel befestigt wird, der mit dem Motorgehäuse verbunden ist.

Der Bügel ist so angeordnet, daß seine Grundfläche über die Stirnseite der Ankerwelle verläuft, flächig am Motorgehäuse anliegt und dort punktförmig befestigt ist.

Die Endstücke der beiden Schenkel sind mit dem Band verbun den, wobei der Übergangsbereich zwischen der Grundfläche des Bügels und den Endbereichen der Schenkel bogenförmig ver läuft.

Die Ausgestaltung dieses Bogens, insbesondere die Wahl sei ner Krümmung bestimmt die Nachgiebigkeit des Dämpfungsele mentes.

Die Halbschalen sind vorzugsweise aus Kunststoff herge stellt. Der Bügel und das Band können aus Kunststoff oder elastischem Stahl hergestellt sein.

Statt gesonderter Halbschalen als Dämpfungselemente vorzuse hen, können auch die Bürsten des Elektromotors diese Aufgabe übernehmen. Dazu wird der Kollektor am ankerseitigen Ende der Ankerwelle angeordnet und die Federn, die die Bürsten gegen den Kollektor drücken so ausgelegt, daß die gewünsch ten Dämpfungseigenschaften auftreten.

Der möglicherweise damit verbundene erhöhte Abrieb der Bür sten am Kollektor kann zumindest beim vorgesehenen Einsatz bereich des Motors hingenommen werden. Der Elektromotor soll, wie schon erläutert, eine Pumpe antreiben, die in ei nem hydraulischen Bremssystem mit Bremsschlupfregelung ein gesetzt werden soll. Die Betriebsdauer des Elektroinotors wird begrenzt sein, da die Pumpen nur in dem relativ selte nen vorkommenen Fall der Bremsschlupfregelung eingesetzt werden sollen. Ein erhöhter Abrieb der Bürsten kann daher hingenommen werden, da die verkürzte Lebensdauer der Bürsten aufgrund höherer Anpreßkräfte mit der vorgesehenen kurzen Betriebsdauer des Elektroinotors korreliert.

Im folgenden soll anhand zweier Ausführungsbeispiele die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Elektromotor mit einem Dämpfungselement bestehend aus zwei Halbschalen,

Fig. 2 eine perspektivische Sicht auf das Dämpfungsele ment,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Elektromotor mit den als Dämpfungselemente ausgebildeten Bürsten.

Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen.

Mit 1 wird ein Elektromotor bezeichnet. Dieser ist in einem topfförmigen Motorgehäuse untergebracht, wobei das Motorge häuse 2 mit seinem offenen Ende an einem nicht vollständig gezeigten Pumpengehäuse 3 angeschraubt wird.

Bei dem Pumpengehäuse 3 handelt es sich um einen Block aus Stahl oder Aluminium, in dem die Kolbenpumpen geführt sind, sowie Ventile (hier nicht gezeigt) angeordnet sind, wie sie Steuerung des Drucks zum Beispiel in einer Bremsanlage ein gesetzt werden können.

Im Motorgehäuse 2 sind Permanentmagnete 4 angeordnet sowie eine Ankerwelle 5 mit einem Anker 6.

Die Ankerwelle 5 ragt aus dem Motorgehäuse 2 in das Pumpen gehäuse 3 hinein.

Der Anker 6 besteht aus einem Läufer aus Eisenblechen 7, sowie aus einer Wicklung 8. Ein Kommutator 9 versorgt die Einzelwicklungen mit stromwechselnder Polung.

Der Kommutator 9 wird von Bürsten 10 kontaktiert, die auf einer Bürstentrageplatte 11 angeordnet sind.

Im Pumpengehäuse 3 wird die Ankerwelle 5 durch zwei Lager getragen. Das erste Lager 12 und das zweite Lager 13 befin den sich zu beiden Seiten eines Exzenters 14, der hier nicht dargestellte Pumpenkolben antreibt. Die exzenternahe Anord nung der Lager bewirkt, daß die Drücke, die in der Pumpe erzeugt werden und unmittelbar auf den Exzenter 14 einwir ken, im ausreichenden Maße abgestützt werden können. Das ankerseitige Ende der Ankerwelle 4 ist nicht weiter durch ein Lager abgestützt, sondern lediglich mit einer Dämpfungs einrichtung 15 versehen, die weiter unten näher beschrieben wird.

Durch die Radialkräfte, die in den Exzenter 14 eingeleitet werden, wird eine Durchbiegung der Ankerwelle zwischen dem ersten Lager 12 und dem zweiten Lager 13 hervorgerufen. Dies hat zur Folge, daß das freie Ende der Ankerwelle entspre chend aus der vorgegebenen Mittelachse herausgebogen wird. Um diese ausweichende Bewegung der Ankerwelle entgegenzuwir ken, ist an dem ankerseitigen Ende der Ankerwelle 5 ein Dämpfungselement 15 vorgesehen. Dieses Dämpfungselement 15 soll die Kippung der Ankerwelle gegenüber der Grundachse reduzieren.

Das Dämpfungselement 15 besteht aus zwei Halbschalen 16a, 16b. Zusammengesetzt ergeben die Halbschalen 16a, 16b einen Ring, der das Ende der Ankerwelle 5 radial umschließt. An ihrer Innenseite laufen die Halbschalen 16a, 16b trapezför mig zu und bilden Gleitflächen 17, die an der Außenfläche der Ankerwelle 5 anliegen. Die Ausdehnung der Halbschalen 16a, 16b in Umfangsrichtung ist so gewählt, daß nach der Montage zwischen den Halbschalen zwei Schlitze 18 verblei ben.

Die Halbschalen werden von einem Band 19 umschlungen. Das Band weist an einer Stelle einen Schlitz 20 auf. Das Band selbst ist aus Kunststoff oder einem anderen elastisch nach giebigem Material, zum Beispiel Stahl, gefertigt.

Der Schlitz 20 ist vorzugsweise so angeordnet, daß er auf Höhe eines Schlitzes 18 liegt. Gut zu erkennen ist dies in der Fig. 2.

Um die Halbschalen 16a, 16b im Elektromotorgehäuse befesti gen zu können, ist ein Bügel 21 vorgesehen. Dieser besteht aus einem U-förmig gebogenen Streifen, wobei die Endstücke der Schenkel am Band 19 befestigt sind bzw. zwischen den Halbschalen und dem Band 19 eingeklemmt sind. Die Befesti gungsstelle der Schenkel des Bügels 21 am Band 19 befindet sich vorzugsweise auf dem hälftigen radialen Umfang der Halbschale.

In der Montagestellung erstreckt sich der Bügel über die Stirnfläche der Ankerwelle 5.

Der Boden des Bügels 21 liegt flächig im Elektromotorgehäuse an und ist pumpenförmig befestigt. Die Befestigungsstelle liegt in der Mitte des Bügels gegenüber der Stirnfläche der Ankerwelle 5. Die Übergänge zwischen dem Boden des Bügels 21 und den Schenkeln erfolgt in einem Bogenstück 23. Die Bo genstücke 23 werden selbst nicht von den Halbschalen kontak tiert, so daß diese sich federnd nachgiebig verhalten kön nen.

Wie schon erläutert, wird die Ankerwelle des Elektromotors 1 im Betrieb durchgebogen. Dies hat zur Folge, daß das anker seitige Ende der Ankerwelle aus der Rotationsachse heraus bewegt und sich entsprechend der Drehung des Elektromotors um die Rotationsachse kreist. Dabei drückt das freie Ende der Ankerwelle bei jeder Umdrehung einmal gegen die Halb schale 16a und einmal gegen die Halbschale 16b. Eine ent sprechende Gegenkraft wird ausgeübt durch die federnde Nach giebigkeit der Übergangsbereiche 23 sowie durch eine leichte Aufweitung des Bandes 19, das die beiden Halbschalen um schlingt.

Die beiden Halbschalen bzw. der Bügel wird so ausgerichtet, daß sie in Richtung der auf den Exzenter ausgeübten Radial kraft liegen.

Betreibt der Exzenter zum Beispiel eine Doppelpumpe, deren beiden Pumpenkolben gegenüberliegen, so wird der Bügel 21 in Richtung der Pumpenkolben ausgerichtet. Die Radialkraft auf den Exzenter wird nämlich dann am größten sein, wenn sich die Kolben in ihrem unteren bzw. oberen Totpunkt befinden, weil dann in einer Pumpenkammer der größte Druck aufgebaut ist. Die Durchbiegung der Welle wird dann am größten sein, so daß in diesem Winkelbereich eine gute Abstützung des freien Endes der Ankerwelle notwendig ist.

Sollten mehrere Pumpenkolben vom Exzenter angetrieben wer den, so wird man vorzugsweise einer größeren Anzahl von Schalen über ein jeweils kleineres Winkelsegment vorsehen.

Die radiale Ausdehnung der Halbschalen wird so gewählt, daß sie in einem Bereich des Ankers hineinpassen, der von den Wicklungen 8 freigelassen ist.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Die Grundidee dieser Ausführung besteht darin, die Bürsten, die an dem Kollektor anliegen, als Dämpfungselemente zu nut zen. Sie übernehmen quasi die Funktion der Halbschalen 16a, 16b gemäß der Fig. 1. Dazu wird der Kollektor, nicht wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 zwischen Exzenter 14 und Anker 6 angeordnet, sondern am freien Ende der Ankerwelle 5. Die Bürsten 40, 41 liegen sich gerade gegenüber und vorzugs weise in Richtung der nicht dargestellten Pumpenkolben. Die Bürsten 40, 41 werden in bekannter Weise in Köchern 40, 43 geführt, die an einer Trageplatte 11 befestigt sind. Die Trageplatte selbst stützt sich am Motorgehäuse 2 ab. Weiter hin sind Federn 44, 45 vorgesehen, die ebenfalls in den Kö chern 42, 43 angeordnet sind, und die Bürsten 40, 41 gegen den Kollektor 9 drücken. Üblicherweise wird die Anpreßkraft der Federn so ausgelegt, daß bei minimalem Abrieb der aus Grafit hergestellten Bürsten ein optimaler Stromübergang zwischen dem Kollektor 9 und den Bürsten stattfindet. Der Übergangswiderstand soll klein dem.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kraft der Feder ab so ausgelegt, daß sie der Durchbiegung der Ankerwelle 5 entge genwirkt.

Dies kann zwar möglicherweise dazu führen, daß der Abrieb vergrößert wird, dies kann aber für den vorgesehenen Anwen dungsbereich des Motors und der Pumpe hingenommen werden, da hiermit geringen Betriebsdauern über die gesamte Lebensdauer des Motorpumpenaggregats in einer ABS-Anlage gerechnet wird.

Bezugszeichenliste

1 Elektromotor
2 Motorgehäuse
3 Pumpengehäuse
4 Permanentmagnet
5 Ankerwelle
6 Anker
7 Läufer aus Eisenblechen
8 Wicklung
9 Kommotator
10 Bürsten
11 Bürstenträgerplatte
12 1. Lager
13 2. Lager
14 Exzenter
15 Dämpfungsanordnung
16a, 16b Halbschalen
17 Gleitflächen
18 Lücken
19 Band
20 Schlitz
21 Bügel
22 Niet
23 Übergangsbereich
30 Abschlußblech
31 Ring
32 Boden
40 1. Bürste
41 2. Bürste
42 Köcher
43 Köcher
44 Bürstenfeder
45 Bürstenfeder.

Claims

1. Elektromotor (1) mit einer Ankerwelle (5), die an ihrem einen Ende in ein Antriebselement (14) übergeht und die zu beiden Seiten des Antriebselementes gelagert ist, wobei das andere (ankerseitige) Ende der Welle in einem Dämpfungselement liegt, das von einem Tragekörper (19, 21) gehalten ist, der insbesondere in radialer Richtung elastisch nachgiebig am Elektromotorgehäuse (2) gehal ten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsele ment (16a, 16b, 40, 41) zwei gegenüberliegende Elemente aufweist, die mit Gleitflächen versehen sind, die an der Ankerwelle in radialer Richtung anliegen.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement aus zwei Halbschalen (16a, 16b) besteht, die an ihrem Außenumfang von einem un terbrochenen Band (19) umschlungen sind.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung des Bandes (19) gegenüber der Lücke (18) zwischen den Halbschalen (16a, 16b) liegt.

4. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß am Band (19) ein U-förmig gebogener Bügel befestigt ist.

5. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (21) gegenüber der Stirnseite der Anker welle verläuft, und daß die Endstücke seiner Schenkel am Band (19) befestigt sind.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Bügels (21) flächig am Boden des Mo torgehäuses anliegt und dort punktförmig (22) befestigt ist.

7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen dem Boden des Bügels (19) und seinen Schenkeln durch ein bogenförmiges Übergangsstück (23) erfolgt.

8. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (9) am ankerseitigen Ende der Anker welle (5) angeordnet ist, und daß die Bürsten (40, 41) gegen den Kollektor (9) vorgespannt sind, wobei die Vorspannkraft so gewählt ist, daß Auslenkungen der Ankerwelle (5) unterdrückt werden.

9. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (14) eine Dop pelpumpe antreibt mit gegenüberliegenden Pumpenkolben, wobei die federnde Abstützung der Dämpfungselemente im selben Winkelbereich liegt wie die Pumpenkolben.

10. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (16a, 16b) in axialer Richtung in einem Bereich liegt, der von den Wicklungen (8) des Ankers in radialer Richtung begrenzt wird.