WO2008080669A1

WO2008080669A1 - Vorrichtung zur schwingungsentkoppelten halterung einer elektrischen maschine

Info

Publication number: WO2008080669A1
Application number: PCT/EP2007/061760
Authority: WO
Inventors: Andreas Schiel
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-07-10
Also published as: DE102006061582A1; CN101589534B; US20110101800A1; US8492940B2; JP2010515413A; JP4996696B2; CN101589534A; EP2127055A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwingungsentkoppelnden Halterung einer elektrischen Maschine (1), die ein Polgehäuse (3) und einen Maschinenflansch aufweist, zwischen denen mindestens ein Schwingungsentkopplungselement (7) angeordnet ist, das an mindestens einer Berührungsfläche (11) von Polgehäuse (3) und/oder Motorflansch (4) anliegt und zumindest bereichsweise eine kugelähnliche Gestalt aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Berührungsfläche (11) an die kugelähnliche Gestalt formangepasst ausgebildet ist.

Description

Beschreibung

Titel Vorrichtung zur schwingungsentkoppelten Halterung einer elektrischen Maschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur schwingungsentkoppelnden Halterung einer elektrischen Maschine nach Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Elektrische Maschine werden in allen Bereichen des täglichen Lebens eingesetzt; insbesondere als Elektromotoren finden sie praktisch überall Verwendung. Beim Anlaufen einer elektrischen Maschine und während ihres Betriebes kommt es zu Schwingungen, die es erforderlich machen, die elektrische Maschine zu ihrer Halterung beziehungsweise zu der sie umgebenden Umwelt zu entkoppeln. Insbesondere bei Elektromotoren, wie sie beispielsweise in Gebläsen von Heiz- oder Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen verwendet werden, sind Schwingungsentkopplungen bekannt, um eine

Übertragung des Körperschalls des Motors beziehungsweise der Gebläseeinheit auf die Karosserie und/oder den Innenraum des Fahrzeugs zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Laufgeräusche des Elektromotors und laufbedingte, beispielsweise durch eine Unwucht eines anzutreibenden Gebläserades erzeugte Schwingungen übertragen sich hierbei in hohem Maße auf das Gehäuse beziehungsweise den Gehäusedeckel des Elektromotors und führen zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung, sofern sie nicht bedämpft wurden. Gängige Befestigungsmethoden für derartige Motoren bestehen darin, den kompletten Motor zu kapseln, also etwa in ein Kunststoffgehäuse oder ein Gehäuse aus Metall einzusetzen, an dem ein Flansch zur Verbindung mit seiner Umwelt vorgesehen ist. Zwischen Motor und Motorgehäuse beziehungsweise im Flansch werden hierbei Entkopplungselemente etwa aus Gummi eingelegt, um Schwingungsanregungen zu dämpfen. Insbesondere in Bereichen, in denen der Elektromotor abgestützt werden muss, führt dies zu dem Zielkonflikt, dass die Abstützung des Motors eine relativ feste oder gar starre Befestigung erfordert, die Schwingungsdämpfung hingegen eine Elastizität. Diese gegensätzlichen Forderungen werden im Regelfall durch Verwendung von vorgespannten Entkoppelungselementen verwirklicht, wobei die Dämpfung der Schwingungen durch Walkarbeit in den Entkopplungselementen erfolgt, wodurch keine optimale Entkopplung möglich ist.

Aus der DE 103 26 996 A1 ist bekannt, die Entkoppelungselemente an Befestigungsmitteln anzubringen, die einstückig mit mindestens einem Polring eines Polgehäuses des Elektromotors ausgebildet sind. Hierdurch lässt sich eine Befestigung und gleichzeitige Entkoppelung des Motors sowohl gegenüber dem Motorflansch als auch gegenüber Teilen des Motorgehäuses bewirken. Nachteilig hieran ist, dass die Einbaulage eines solchen Motors entsprechend der Anordnung der Motorelemente gewählt werden muss und ein unerwünschtes Setzverhalten im Laufe des Betriebs des Elektromotors auftritt, das zu unerwünschten Verringerungen von Spaltmaßen oder zum Streifen von bewegten Elementen an feststehenden Elementen führt, etwa eines Lüfterrades an einem Gehäuse, und zu einer Beeinträchtigung der Dämpfungsleistung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur schwingungsentkoppelten Halterung einer elektrischen Maschine bereitzustellen das diese Nachteile vermeidet und bei guter Schwingungsdämpfung eine sichere Befestigung unter weitest gehender Vermeidung von Setzverhalten der elektrischen Maschine relativ zum Motorflansch und/oder Gehäuse bietet.

Offenbarung der Erfindung

Hierzu wird eine Vorrichtung zur schwingungsentkoppelten Haltung einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, die ein Polgehäuse und einen Maschinenflansch aufweist, zwischen denen mindestens ein Schwingungsentkopplungselement angeordnet ist, das an mindestens einer Berührungsfläche von Polgehäuse und/oder Motorflansch anliegt und zumindest bereichsweise eine kugelähnliche Gestalt aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Berührungsfläche an die kugelähnliche Gestalt formangepasst ausgebildet ist. Im Stand der Technik konnte die ausreichend sichere Fixierung der einzelnen zu entkoppelnden Teile, also insbesondere des Polgehäuses und des Motorflansches beziehungsweise des Motorgehäuses, nur durch eine Vorspannung der Schwingungsentkopplungselemente erreicht werden, die so stark sein musste, dass die Schwingungsentkopplungselemente durch Reibschluss die Gewichtskraft und/oder die kinetische Energie insbesondere des anlaufenden Motors und das hieraus resultierende Moment aufnehmen konnten, ohne dass es zu einer unerwünscht großen Relativbewegung dieser Teile zueinander kam. Sobald die Einbaulage verändert wurde, wie dies beispielsweise durch Konstruktionsänderungen in einem Fahrzeug, in dem der Elektromotor verbaut wird, möglich ist, oder nach den Anforderungen des Verwenders erfolgt, reichte dieser Reibschluss häufig nicht aus, um dauerhaft ein Verrutschen der einzelnen Komponenten der elektrischen Maschine, insbesondere des relativ schweren Polgehäuses relativ zum Motorflansch und/oder zu Motorgehäuseteilen, zu verhindern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch vermieden, dass die Berührungsflächen, an denen das Schwingungsentkoppelungselement an Polgehäuse und/oder Motorflansch anliegt, zumindest bereichsweise so ausgebildet sind, dass sie an die kugelähnliche Gestalt des Schwingungsentkopplungselements formangepasst ausgebildet sind. Es wird folglich zwischen dem Schwingungsentkopplungselement und Polgehäuse und/oder Motorflansch nicht lediglich ein Reibschluss, sondern zumindest bereichsweise auch ein

Formschluss bewirkt. Hierdurch ergibt sich nicht nur, dass eine genau definierte Lage von Polgehäuse und/oder Motorflansch zum

Schwingungsentkopplungselement konstruktiv eingenommen und beibehalten werden kann, sondern insbesondere auch, dass das Schwingungsentkopplungselement nicht unter unnötiger Vorspannung eingebracht werden muss, wodurch sich überdies die schwingungsentkoppelnden Eigenschaften des Schwingungsentkopplungselements verbessern.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das

Schwingungsentkopplungselement aus elastischem Material besteht. Bei einer Ausführung des Schwingungsentkopplungselements aus elastischem Material, beispielsweise aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff, können die schwingungsentkoppelnden Eigenschaften in weitem Maße variiert und auf die jeweiligen Erfordernisse der zu entkoppelnden elektrischen Maschine angepasst werden, insbesondere auf deren zu erwartendes, zu bedampfendes Frequenzspektrum. Durch geeignete Auswahl und Anordnung elastischer Schwingungsentkopplungselemente können unerwünschte Resonanzen in mehreren Bereichen möglichst weit vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das

Schwingungsentkopplungselement zwei kugelähnliche Ausbildungen auf, die über einen Steg miteinander verbunden sind. Das Schwingungsentkopplungselement ist demzufolge in Art einer Hantel ausgebildet, wobei an beiden Endseiten eines Steges die kugelähnliche Ausbildung angeordnet ist. Der Steg gestattet es, das Schwingungsentkopplungselement auf eine sehr einfache Art und Weise beispielsweise in Befestigungslaschen einzubringen und dadurch mit dem Polgehäuse, dem Maschinenflansch oder einem Gehäusebestandteil der elektrischen Maschine zu verbinden, beispielsweise also einzuklipsen, was eine sehr einfache und kostengünstige Montage ermöglicht, die zudem selbsthaltend ausgestaltet werden kann, indem der Steg relativ zur Stärke der Befestigungslasche kurz bemessen ist, so dass die kugelähnlichen Ausbildungen beidseitig klemmen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass beide kugelähnliche Ausbildungen an formangepasste Berührungsflächen von Polgehäuse und/oder Maschinenflansch anliegen. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die eine kugelähnliche Ausbildung an formangepassten Berührungsflächen des Polgehäuses anliegt und die andere an einem Maschinenflansch, oder dass beide kugelähnlichen Ausbildungen jeweils an formangepassten Berührungsflächen von Polgehäuse und/oder Maschinenflansch anliegen. Es ist folglich möglich, die eine kugelähnliche Ausbildung nur an einer formangepassten Berührungsfläche des Polgehäuses und die andere nur an einer formangepassten Berührungsfläche des Maschinenflansches anliegen zu lassen, oder aber eine kugelähnliche

Ausbildung an formangepassten Berührungsflächen nur eines, die andere aber an solchen von zwei dieser Komponenten anliegen zu lassen.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform weist die elektrische Maschine einen Gehäusedeckel auf, der sich an dem Schwingungsentkopplungselement mit einer Kontaktfläche abstützt. Hierdurch wird nicht nur die Schwingungsentkopplung des Polgehäuses zum Maschinenflansch bewirkt, sondern auch zum Gehäusedeckel der elektrischen Maschine, so dass hierüber keine unerwünschten Schwingungen oder gar Resonanzen weitergeleitet oder in diese eingetragen werden. Der Gehäusedeckel weist hierzu eine Kontaktfläche auf, der mit dem Schwingungselement in Berührlage tritt und sich hieran abstützt.

In einer weiteren, ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontaktfläche der kugelähnlichen Gestalt des

Schwingungsentkopplungselements formangepasst ausgebildet ist. Die Kontaktfläche, die der Abstützung des Gehäusedeckels an dem Schwingungsentkopplungselement dient, ist folglich der kugelähnlichen Gestalt des Schwingungsentkopplungselements ebenso formangepasst wie die Berührungsflächen, mit denen sich der Motorflansch oder das Polgehäuse abstützen. Auf diese Weise wird eine fixierte Einbringung und Positionierung des Entkopplungselements zwischen all den genannten Komponenten sichergestellt, wobei, relativ zu allen Komponenten, keine oder jedenfalls keine übermäßige Vorspannung erforderlich ist, so dass das Schwingungsentkopplungselement seine schwingungsdämpfenden Eigenschaften über praktisch den gesamten auftretenden Frequenzbereich ausnutzt. Eine Relativverschiebung der genannten Einzelkomponenten, also insbesondere des Polgehäuses, des Motorflansches und des Gehäusedeckels zueinander, die durch ein Verschieben beziehungsweise Abgleiten dieser Komponenten auf dem Schwingungsentkopplungselement erfolgen könnte, wird zuverlässig praktisch vollständig vermieden, da die Komponenten nicht lediglich über Reibschluss, sondern über Formschluss an dem Schwingungsentkopplungselement anliegen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

Figur 1 eine elektrische Maschine in Einbaulage mit

Schwingungsentkopplungselementen,

Figur 2 ein Schwingungsentkopplungselement mit formangepassten

Berührungsflächen und

Figur 3 einen Gehäusedeckel mit Kontaktflächen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 , nämlich einen Elektromotor 2 mit einem Polgehäuse 3. Der Elektromotor 2 wird von einem Motorflansch 4 umgeben und gehalten, und von einem Gehäusedeckel 5, der über den Elektromotor 2 gestülpt ist und am Motorflansch 4 anliegt, umfangen. Am Polgehäuse 3 sind radial Befestigungslaschen 6 ausgebildet, von denen hier lediglich eine sichtbar dargestellt ist. Die Befestigungslaschen 6 sind insbesondere einstückig mit dem Polgehäuse 3 ausgebildet, beispielsweise im Wege eines Stanz-/Prägevorgangs. Diese Befestigungslaschen weisen eine Ausnehmung auf, in die ein Schwingungsentkopplungselement 7 eingebracht ist, das in Form einer Hantel 8 ausgebildet ist, wobei diese aus zwei kugelähnlichen Ausbildungen 9 besteht, die unter einander mittels eines Steges 10 verbunden sind. Der Steg 10 wird in die genannte Ausnehmung der Befestigungslasche 6 eingebracht, so dass die kugelähnlichen Ausbildungen 9 auf der einen wie auch auf der anderen Seiten der Befestigungslasche 6 zu liegen kommen. Von den kugelähnlichen Ausbildungen 9 stützt sich die eine an einer Berührungsfläche 11 des Polgehäuses 3 und an einer Kontaktfläche 12 des Gehäusedeckels 5 ab, während sich die andere an einer Berührungsfläche 11 des Motorflansches 4 abstützt.

Die Figur soll lediglich die Positionierung der

Schwingungsentkopplungselemente 7 relativ zu den einzelnen Komponenten des Elektromotors 2 darstellen, insbesondere zu Polgehäuse 3, dem Motorflansch 4 und zum Gehäusedeckel 5. De Ausbildung des Berührungsflächen 11 und der Kontaktflächen 12 ist hierbei noch nicht maßgeblich. Entgegen der Darstellung wird der Elektromotor 2 von mehreren Schwingungsentkopplungselementen 7 gehalten und bedämpft. Diese können beispielsweise in einer symmetrischen oder asymmetrischen Anordnung um einen Außenumfang 13 des Polgehäuses 3 verteilt sein.

Figur 2 zeigt ein Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur schwingungsentkoppelten Halterung. Das Schwingungsentkopplungselement 7 ist hierbei wiederum als Hantel 8 ausgebildet, wobei der Steg 10 in einer am Polgehäuse 3 des Elektromotors 2 ausgebildeten Befestigungslasche 6 eingebracht ist, so dass die kugelähnlichen Ausbildungen 9 des Schwingungsentkopplungselements 7 beidseitig der Befestigungslasche 6 (in Axialerstreckung des Motors) liegen. Der Elektromotor 2 wird von dem Motorflansch 4 umfasst, der eine ringförmig umlaufende Randgestaltung 14 aufweist, in die der Gehäusedeckel 5 mit einem Stülprand 15 eingebracht und somit über den Elektromotor 2 übergestülpt wird. Der Motorflansch 14 weist in seinem unteren Bereich 16 eine der kugelähnlichen Ausbildung 9 formangepasste Auflagefläche 17 auf, die die formangepasste Berührungsfläche 11 am Motorflansch ausbildet und der Außenkontur der kugelähnlichen Ausbildung 9 angepasst ist. Auf der im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite (in Axialerstreckung der Hantel 8 betrachtet), weist der Gehäusedeckel 5 die Kontaktfläche 12 auf, die ebenfalls der Außenkontur der kugelähnlichen Ausbildung 9 formangepasst ist und hierbei die Gehäusedeckelauflagefläche 18 ausbildet. Die Formanpassung erfolgt im Wesentlichen so, dass die Berührfläche 11 beziehungsweise die Kontaktfläche 12 eine gerundete Ausnehmung mit einem Radius aufweisen, der in etwa dem der kugelähnlichen Ausbildung 9 entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Berührungsfläche 11 beziehungsweise die Kontaktfläche 12 über einen relativ großflächigen Bereich der kugelähnlichen Ausbildung 9 aufliegen, und nicht lediglich in einer, wie im Stand der Technik bekannten planen Ausführung, eine im Wesentlichen nahezu strichförmige oder nur durch Verformung der kugelähnlichen Ausbildung 9 bewirkte, kleine flächige Ausdehnung haben. Auf diese Weise wird nicht lediglich ein Reibschluss zwischen Berührfläche beziehungsweise Kontaktfläche und der jeweils zugeordneten kugelähnlichen Ausbildung 9 bewirkt, sondern auch ein Formschluss, der eine Relativbewegung in Richtung des Pfeils Ri des Elektromotors 2 zu dem Gehäusedeckel 5 beziehungsweise dem Motorflansch 4 ebenso verhindert wie eine übermäßige Relativbewegung in Richtung des Pfeils R2. Gleichwohl ist eine geringe Bewegung des Elektromotors 1 relativ zum Gehäusedeckel 5 und insbesondere zum Motorflansch 4 möglich, insbesondere dann, wenn der Motor anläuft und hierdurch ein Moment zwischen Elektromotor 2 und Motorflansch 4 entsteht; diese Relativbewegung, die von dem Außenumfang 13 des Polgehäuses vermittelt wird und um die Motorachse erfolgt, wird von dem Schwingungsdämpfungselement 7 aufgenommen, das aus elastischem Material 19 besteht und rückstellend bezüglich dieses Moments wirkt. Es ergibt sich aber keine nennenswerte Verkleinerung der in Radialrichtung bestehenden Bauabstände.

Figur 3 zeigt einen Gehäusedeckel 5 für den nicht dargestellten Elektromotor 2, mit erfindungsgemäßen Kontaktflächen 12, die jeweils endseitig an Deckelstützen 20 angeordnet sind. Die Deckelstützen 20 umgreifen den nicht dargestellten Elektromotor 2, insbesondere das nicht dargestellte Polgehäuse 3 und liegen mit den Kontaktflächen 12 unter Ausbildung von endseitigen Stützbereichen 21 auf den nicht dargestellten kugelähnlichen Ausbildungen 9 auf. Über den Umfang des nicht dargestellten Elektromotors 2 sind insgesamt drei nicht dargestellte Schwingungsentkopplungselemente 7 ausgebildet, die sich jeweils mit einer kugelähnlichen Ausbildung 9 auf der Kontaktfläche 12 abstützen. Die Kontaktfläche 12 ist hierzu nicht eben ausgestaltet, sondern nimmt die Außenkontur der in den vorstehenden Figuren beschriebenen kugelähnlichen Ausbildungen 9 auf, so dass eine weitgehende Umfassung insbesondere zum Kugelumfang der kugelähnlichen Ausbildungen 9 hin gegeben ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Gehäusedeckel 5 relativ zu den kugelähnlichen Ausbildungen 9 eine Axial- oder Radialbewegung in von dem Schwingungsentkopplungselement 7 (vergleiche vorstehende Figuren) nicht vorgesehenen Ausmaß erfährt; ebenso wird verhindert, dass der Elektromotor 2, der über die vorstehend beschriebenen Schwingungsentkopplungselemente 7 an dem Gehäusedeckel 5 angelagert ist, relativ zum Gehäusedeckel 5 eine unerwünscht große Bewegung erfahren kann, beispielsweise durch Setzverhalten aufgrund seines Eigengewichts bei entsprechender Einbaulage, die durch bloßen Reibschluss zwischen kugelähnlicher Ausbildung 9 , wie vorstehend beschrieben, und der Kontaktfläche 12 allein nicht verhindert werden könnte. Der durch die formangepasste Ausgestaltung der Kontaktfläche 12 bewirkte Formschluss mit der kugelähnlichen Ausbildung 9 hingegen gestattet eine sichere und eindeutige sowie nachhaltige Positionierung des Gehäusedeckels 5 über die Deckelstützen 20 relativ zu den nicht dargestellten kugelähnlichen Ausbildungen 9 (wie in vorstehenden Figuren näher beschrieben).

Insgesamt ergibt sich eine sehr gute Schwingungsbedämpfung und ein deutlich besseres Langzeitverhalten, insbesondere in Hinblick auf einbaulagenbedingte Setzungserscheinungen des Elektromotors 2.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur schwingungsentkoppelnden Halterung einer elektrischen Maschine, die ein Polgehäuse und einen Maschinenflansch aufweist, zwischen denen mindestens ein Schwingungsentkopplungselement angeordnet ist, das an mindestens einer Berührungsfläche von Polgehäuse und/oder Motorflansch anliegt und zumindest bereichsweise eine kugelähnliche Gestalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsfläche (11 ) an die kugelähnliche Gestalt formangepasst ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsentkopplungselement (7) aus elastischem Material besteht.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungsentkopplungselement (7) zwei kugelähnliche Ausbildungen (9) aufweist, die über einen Steg (10) miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide kugelähnlichen Ausbildungen (9) an formangepasste Berührungsflächen (11 ) von Polgehäuse (3) und/oder Maschinenflansch anliegen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1 ) einen Gehäusedeckel (5) aufweist, der sich an dem Schwingungsentkopplungselement (7) mit einer Kontaktfläche (12) abstützt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (12) der kugelähnlichen Gestalt des Schwingungsentkopplungselements (7) formangepasst ausgebildet ist.