WO2015048956A2 - Positioning an overmolded stator for a clutch actuator or a transmission actuator and introducing a rotor position magnet into such an actuator - Google Patents

Positioning an overmolded stator for a clutch actuator or a transmission actuator and introducing a rotor position magnet into such an actuator Download PDF

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WO2015048956A2
WO2015048956A2 PCT/DE2014/200462 DE2014200462W WO2015048956A2 WO 2015048956 A2 WO2015048956 A2 WO 2015048956A2 DE 2014200462 W DE2014200462 W DE 2014200462W WO 2015048956 A2 WO2015048956 A2 WO 2015048956A2
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stator
actuator
control unit
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Markus Dietrich
Vincent Gautier
Jürgen GERHART
Jie Zhou
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D28/00Electrically-actuated clutches

Definitions

  • the invention relates to an actuator / actuator for a motor vehicle, such as a car, truck, bus or agricultural utility vehicle, with a housing, with a stator and a rotor rotatable relative to this stator having, electromagnetic drive means, wherein the rotor via a transducer unit with a trigger element (such as a piston or a gear of a transmission, such as a planetary gear, or a nut) is connected, wherein the transducer unit converts the rotational movement of the rotor into a translational movement of the trigger element, and with an electrically connected to the drive means, the drive means controlling , electronic control unit.
  • a transducer unit with a trigger element such as a piston or a gear of a transmission, such as a planetary gear, or a nut
  • WO 201 1/127888 A2 discloses a hydrostatic actuator with a master cylinder, in particular in a motor vehicle, comprising a housing and a piston which can be displaced axially in the housing and acts on a pressure chamber filled with pressure medium.
  • the piston is driven by a rotary drive electric motor with a stator and a rotor by means of a planetary gear mechanism which converts the rotary drive into an axial movement.
  • the Planetenxxlzgetriebe is centered in the housing and a driven by the electric motor spindle is supported by a single radial bearing relative to the housing.
  • control unit Since the control unit is to be arranged spatially immediately adjacent to the drive device, certain signs of wear during operation can lead to such a loss of function. For example. For example, substances such as equipment may, from the drive means, enter the housing space receiving the control unit over time, thereby affecting the electrical contacts, eventually leading to damage or even separation of these contacts. Furthermore, it may happen in an already advanced state of wear of the control unit, that not all functions of the control unit can be reliably performed due to the additional vibrations occurring in operation and applied to the actuator. For example, the rotational position sensor could The control unit, the rotational position of the rotor may no longer reliably play.
  • the assembly of the actuator should be simplified.
  • the drive device has at least on the side facing the control unit one of an electrically insulating material, preferably plastic, in the form of an encapsulation or encapsulation existing geometry.
  • Such an encapsulation has the effect that the drive device, which is usually designed as an electric motor and which comprises the stator and the rotor, is arranged with a distance from the control unit by means of a kind of spacer.
  • An encapsulation can be precisely adjusted in terms of thickness.
  • the encapsulation layer is thus arranged spatially between the drive device and the control unit and serves as a spatial separation. This makes it possible to provide as reproducible as possible alignment of these two components for mass production, wherein the actuator can be used over a longer life cycle.
  • the encapsulation on the stator and / or the rotor material, force or positively connected the encapsulation can be connected directly to a portion of the output device.
  • the actuator is characterized particularly space-saving ausgestaltbar.
  • stator is encapsulated on its side facing the control unit with a stator separation layer which at least partially forms the encapsulation, wherein the stator separation layer is preferably cup-shaped and a continuous bottom region of the stator separation layer in the axial direction between the control unit and the side of the stator facing the control unit is arranged and a sidewall region of the stator separator layer adjoining the bottom region surrounds the stator on a radially outer peripheral side.
  • the encapsulation can be configured partially or completely as an envelope of a stator, which then has a type Forming stator separation layer, which separates the stator spatially from the control unit receiving portion of the housing.
  • the stator and the accommodating space in the housing including the driving means can be sealed by the housing space accommodating the control unit.
  • the penetration of particles and liquids oil, water, salt water, etc.
  • wear particles and fluid fractions in particular wear particles and fluid fractions, in the control unit receiving area of the housing can be avoided.
  • the life of the drive device and primarily the reliability, but also the control unit, are thereby substantially increased and implemented in a space-saving manner by the cup-shaped design.
  • At least one axially extending first positioning pin is formed on the stator separation, which extends to the control unit and on which the control unit is held relative to the drive means in the axial and / or radial direction, preferably a circuit board and / or a housing cover of the control unit is held directly by the at least one first positioning pin.
  • At least one second positioning pin extending in the axial direction is formed on the stator separating layer, which extends toward the control unit and wherein a heat dissipation housing part is held in the axial and / or radial direction on the at least one second positioning pin.
  • a heat dissipating part embodied as a housing part, which is simultaneously placed in the correct axial and / or radial direction relative to the stator and, moreover, also centered relative to the rotor, so that the best possible heat dissipation can take place.
  • the politiciansableitteil which is usually made of aluminum, thus optimally cooling acts on the stator. As a result, the performance of the actuator is further increased.
  • the stator has a bearing carrier, such as a bearing outer ring of a roller bearing, wherein an inner peripheral surface of the stator separator, the stator separator to the rotor rotational axis centering on a radially outer retaining ring of the bearing carrier.
  • the stator together with the stator housing is also optimally centered on the rotor, ie on the axis of rotation of the rotor, whereby on the one hand the torque uniformity of the electric motor is optimized and on the other hand the ease of assembly is increased.
  • the rotor is encapsulated on its side facing the control unit with a Umspritzung at least partially forming Rotorumspritzung, wherein the Rotorumspritzung is preferably pot-shaped, and wherein a bottom portion of the Rotorum mousseung in the axial direction between the control unit and the control unit side facing the rotor is arranged and adjoining the bottom region side wall portion of the rotor injection surrounds the rotor on a radial outer peripheral side.
  • a rotor encapsulation which can be provided optionally in addition to the stator separation layer or instead of the stator separation layer, can also be provided with an encapsulation of the rotor.
  • Such Rotorumspritzung has the advantage that this example.
  • a magnet receiving cap is connected to the rotor extrusion which rotatably receives a magnet holder ring arranged centrally to accommodate the axis of rotation of the rotor for receiving a position magnet, wherein the magnet receiving cap is formed integrally with the rotor encapsulation or plugged into the rotor encapsulation, such as locked, is.
  • the magnet retaining ring with rib-shaped projections on its inner peripheral surface is ausgestaltbar, wherein the position magnet is rotatably pressed in the magnet retaining ring, snapped and / or glued.
  • This is one implemented particularly easy to produce centering and mounting the position magnet, whereby the manufacturing cost of the actuator can be further reduced and the assembly forces for the pressing / and or locking by reducing the contact surface are further reduced.
  • the inventive actuator can be produced even more efficiently.
  • the invention relates to a compact design of a BLDC (brushless DC (DC)) rotor (internal rotor) with an integrated rotor magnet.
  • BLDC brushless DC
  • This design allows optimal mechanical centering and attachment of the rotor magnet together with the rotor unit and at the same time a space-optimized integration of the rotor magnet on the rotor facing away from the control electronics front side of the rotor.
  • the safety with respect to a relative angular rotation between the rotor magnet and the position of the permanent magnet in the stator continues to increase in a very compact design.
  • Conventional BLDC motors in actuators with high demands on position accuracy usually require a sensor-based commutation.
  • a very common and accurate method of commutation which at the same time offers relatively low costs for series solutions, is the commutation of the EC motor (electrically commutated motor) by an AMR / GMR sensor (magnetoresistive, giant magnetoresistive effect based sensors).
  • a front-side or diametrically two-pole magnetized (rotor-mounted) magnet is normally mounted on the output shaft (where the rotor of the EC motor is also mounted).
  • the integration can be made by a press fit on the (rotor) shaft, or by gluing (shaft front side).
  • the rotor magnet in the tangential direction is rigidly connected to the (output / rotor) shaft.
  • the rotor magnet transmits the exact rotation angle from the rotor in the direction of the sensor module in the electronic module / control unit, which is important for the commutation of the current direction in the stator of the EC motor with a high efficiency.
  • This sensor module usually has a NF-incremental interface (incremental interface).
  • the rotor magnet can be further integrated in a board, which is part of the overmolding of the rotor.
  • the encapsulation of the rotor also serves as burst protection / mechanical fixation of the permanent magnets in the rotor and as an interface for the integration of the rotor magnet.
  • the rotor magnet is pressed in / pressed in a board in the encapsulation of the rotor package. Press-fitting can be combined optionally with a snap-in function with a hook geometry in the rotor extrusion coating, or with an adhesive process for fixing in a specific position in the axial direction.
  • the rotor magnet may be designed as a plastic-bonded or sintered magnet.
  • the result is that after the adhesive dispensing, the axial position of the rotor magnet is adjusted to a specific reference in the actuator assembly.
  • a laminated rotor package can also be implemented.
  • a certain amount of adhesive is laid in the mounting interface of the rotor magnet and after pressing (preferably slight interference fit between magnet and plastic material of the encapsulation) of the adhesive will harden and finally secure the position of the rotor magnet.
  • the rotor magnet can also be fixed in a plastic carrier, which is fixed by means of clip geometry on the rotor hub.
  • a certain number of clips / clips of the rotor magnetic bearing Gers (also referred to as magnetic holding cap) meet along the circumference in openings in the rotor hub and / or the rotor encapsulation and engage in the pressing.
  • the invention therefore relates to a compact design of a BLDC (brushless DC) rotor (internal rotor) with an integrated rotor magnet (RL magnet).
  • BLDC brushless DC
  • RL magnet integrated rotor magnet
  • This design allows optimal mechanical centering and attachment of the rotor magnet together with the rotor unit and at the same time a space-optimized integration of the rotor magnet on the rotor facing away from the control electronics front side of the rotor.
  • the safety against a relative angular rotation between rotor magnet and position increases the permanent magnet in the stator in a very compact design.
  • the rotor magnet can be pressed in different ways into the encapsulation of the rotor / the rotor package, wherein ribs in the encapsulation, a latching function with hook geometry, and / or a combination of these previous possibilities are provided with an adhesive process / is. It is also possible to use a plastic-bonded or sintered magnet as a rotor magnet.
  • the magnet is on a board and is pressed in with it.
  • the rotor is made of laminated core and hub part and has an integrated (rotor position) magnet.
  • the invention also relates to a Statorum mousseung, which is made with a plastic or with a non-conductive material.
  • the encapsulation achieves a separation from the electronics, so that no particles from the electronics area (LCU "Local Control Unit") can penetrate into the motor area, the encapsulation furthermore has a receptacle for the end area of the rotor.
  • the cover or the electronics has a position sensor which detects at least the radial position of the rotor, for example by magnetic field lines of a magnet provided by means of positioning pins / holes and / or spacer pins
  • the cast-in stator is accommodated by a housing with heat-dissipating elements, for which purpose corresponding positioning pins are provided on the stator and / or encapsulation sides, in order to increase the efficiency of the actuator with respect to the utilized installation space of the electric motor, according to the invention, the space tolerance reduced, in particular with respect to the air gap of the electric motor.
  • the encapsulation is designed with an inner diameter, which is supported on a positioning aid (edge) of the ball bearing for the rotor.
  • the functional area of the inside diameter Sers Umspritzung for centering is preferably distributed over a certain number of ribs on the diameter circumference.
  • the tolerances of the centering diameter are increased via individual ribs (injection molding condition) and, on the other hand, the assembly forces are thereby reduced (smaller contact area).
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an actuator according to the invention after a first
  • Embodiment wherein the section is performed along a plane in which the axis of rotation of the rotor is running, and the actuator is shown in an axial region of the drive device designed as an electric motor,
  • FIG. 2 is an exploded isometric view of the stator-rotor control unit assembly of the drive device, the stator being shown from the side facing the control unit, and holes of a board of the control unit being aligned with positioning pins of the stator.
  • Fig. 3 is an isometric view of a housing cover closing the circuit board of the control unit to a side facing away from the stator of the board, the housing cover from a bottom, i. one of the board in the operating state side facing, is shown,
  • FIG. 4 shows an exploded isometric view of the housing cover-board assembly, wherein the relative position of these two components is illustrated in the operating state
  • FIG. 5 is an exploded isometric view of the heat sink housing stator assembly with the heat sink housing portion centered and secured to the stator by bolts;
  • FIG. 6 shows the heat dissipation body part stator assembly shown in FIG. 5 in an assembled state.
  • FIG. a longitudinal sectional view according to FIG. 1, wherein the actuator is shown in a slightly larger area and in particular the board of the control unit can be seen, a detailed view of marked in Fig. 7 area VIII, wherein the centering between a bearing carrier and the stator separation layer shown is an isometric view of a designed as a rotor encapsulation Umsprit- tion that is injected in an operating state of the actuator to one end of a rotor, and in which Rotorumspritzung the rotor magnet is inserted in a magnet receiving cap of Rotorumspritzung an isometric view of the already in Fig.
  • FIG. 9 shown Rotorumspritzung, wherein in particular the inner peripheral surface of the magnet receiving cap can be seen particularly well, a side view of the Rotorumspritzung shown in Fig. 9, this side view representing the Rotorumspritzung in a plane which is parallel to the rotor axis of rotation is performed, a cross section through the rotor according to the invention in the injection line along the line shown in FIG. Xll-Xll, ie along a plane to which the axis of rotation of the rotor is oriented orthogonally in the operating state, performed in Fig.
  • FIG 12 particularly clearly the 9, wherein the rear side of the rotor encapsulation, ie the side facing the rotor in the operating state of the actuator, is shown, is a longitudinal section of the rotor encapsulation along that in FIG 13 is a sectional view of the rotor XIV-XIV, in which a laminated core of the rotor is inserted, wherein the longitudinal section is performed in a plane in which the rotor axis of rotation is running,
  • FIG. 15 is a front view of the rotor injection shown in FIGS. 9 to 14,
  • FIG. 16 is an isometric view of the rotor encapsulation and the rotor already shown in longitudinal section in FIG. 14, FIG.
  • FIG. 17 shows an isometric view of a rotor encapsulation according to the invention according to a further embodiment, wherein in particular a front side of the rotor encapsulation, i. a side which faces away from the rotor in the operating state is shown,
  • FIG. 18 shows a side view of the rotor encapsulation shown in FIG. 17, this side view illustrating the rotor encapsulation in a plane aligned parallel to the rotor axis of rotation, FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the section line in FIG. 18.
  • Fig. 20 is a rear view of the rotor encapsulation of Figs. 17-19, wherein the back side of the rotor encapsulation, i. which is shown in the operating state of the actuator facing the rotor side,
  • FIG. 21 is a longitudinal sectional view of the rotor encapsulation along the section line XXI-XXI marked in FIG. 20, FIG.
  • FIGS. 17 to 21 are front views of the rotor injection shown in FIGS. 17 to 21,
  • FIG. 23 is an isometric longitudinal sectional view of that already illustrated in FIG. 21
  • FIG. 24 is a longitudinal sectional view of another embodiment of a rotor encapsulation according to the invention, wherein the attachment of the rotor magnet to the magnet receiving cap has been made with a positive connection,
  • Fig. 25 is a longitudinal sectional view of another embodiment of a rotor encapsulation according to the invention, wherein between the rotor magnet and the Rotorumspritzung an adhesive for adhesive attachment of the magnet is provided
  • 26 is a longitudinal sectional view of a further embodiment of a rotor encapsulation according to the invention, wherein the magnet receiving cap is clipped / plugged into the rotor extrusion.
  • an embodiment of an actuator 1 is shown.
  • This actuator 1 is particularly optimized for use in motor vehicles, such as cars, trucks, buses or agricultural vehicles. It may, for example, be designed as an actuator 1 for actuating a clutch (i.e., as a clutch actuator) or as an actuator 1 for actuating a planetary gear (planetary gear actuator / PGA), in particular for actuating a belt pulley drive.
  • a clutch actuator i.e., as a clutch actuator
  • an actuator 1 for actuating a planetary gear planetary gear actuator / PGA
  • a structural design of the combination electric motor / control unit can be used on all types of actuators in the motor vehicle engine compartment, which use a conversion of rotational in translational motion, or a rotational movement.
  • the highly integrated control unit offers enormous advantages in terms of functional reliability and compactness of the solution.
  • the actuator 1 is constructed and constructed essentially in its assembly, such as the hydrostatic actuator shown in WO 201 1/127888, wherein it essentially relates to the drive device 3 described in more detail below and its spatial connection / disconnection to the electronic control device. Control unit 6 different.
  • the actuator of WO 201 1/127888 is considered integrated herein.
  • the actuator 1 has, as well as the WO 201 1/127888, a housing 2, which is preferably designed in several parts. Enclosed by the housing 2 and accommodated in the housing 2 is an electromagnetic drive device 3, which is designed as an electric motor 3 and therefore also referred to below as an alternative electric motor 3.
  • the drive device 3 / the electric motor 3 has a stator 4 with a plurality of fixed magnetizable elements and a rotor 5 which is rotatably mounted relative to the stator 4.
  • the rotor 5 is further connected via a designed as a converter unit spindle drive, which is not shown here, with a movable in the axial direction of the trigger element 42.
  • a converter unit spindle drive which is not shown here, with a movable in the axial direction of the trigger element 42.
  • the rotor 5 in turn may be directly an integral part of a rotating rod 38 of the spindle drive or alternatively, as explained in more detail below, be designed as a separate component and, for example, be connected by means of a laminated core with the spindle rod 38 / pushed onto this.
  • the rotor 5 rotatably drives the spindle rod 38 of the spindle drive.
  • This spindle rod 38 which in its end remote from the rotor 5 (not shown here) has a spindle-like external thread engages with this external thread in an internal thread of the nut / the trigger element 42, so that this upon rotation of the spindle rod 38 in the axial direction, ie translationally is moved / moved.
  • the triggering element 42 can also be designed as a gear of a transmission, for example a planetary gear.
  • the trigger member 42 has a planet gear, which meshes with the external thread of the spindle rod 38 and 38 drives a ring gear upon rotation of the rod by the rotor 5, which ring gear in turn displaces a piston in the axial direction, which cooperates piston with a pressure chamber and thus also a Switching movement of the actuator 1 causes.
  • the electric motor 3 is connected by means of an electronic control unit 6 to a power source.
  • the control unit 6 comprises at least one circuit board 7, which is electrically conductively connected to the electric motor 3, so that the electric motor 3 is completely controllable by the electronic unit.
  • the board 7 is shown particularly clearly in Fig. 2.
  • the control unit 6 is, as can be seen particularly well in FIG. 7, arranged in the axial direction adjacent to the rotor 5 and the stator 4 / the electric motor 3.
  • an encapsulation 8 is provided on the stator 4, which encapsulation 8 is designed as a separate material layer, referred to below as a stator separation layer 9.
  • the stator separation layer 9 is configured substantially cup-shaped in the cured state and accordingly has an annular side wall region 10, which surrounds the stator 4 radially from the outside and fits tightly against it. At one end of this side wall portion 10 includes a bottom portion 1 1 at. This bottom portion 1 1 extends in the radial direction continuously inward (to the middle of the electric motor 3 back) and thus represents a kind of continuous floor, which is sealed.
  • the bottom portion 1 1 adjoins the end of the side wall portion 10 facing the control unit 6, so that the bottom portion 11 is disposed axially between the electric motor 3 and the control unit 6 / the board 7.
  • the electric motor 3 is still on the Stator separation layer 9 on the housing 2 and / or on a housing-fixed component, that it is sealed by the stator separation layer 9 to the control unit 6, ie the housing space in which the control unit 6 and the board 7 is received.
  • an electrically conductive contact wire and / or punched grid pin is preferably carried out in the bottom region 1 1, which is also surrounded by the stator separation layer 9 sealing, so that only electrical energy
  • the encapsulation 8 has on its side facing the control unit 6 a plurality of first positioning pins 12 extending in the axial direction. These first positioning pins 12 are distributed along the circumference of the stator 4 on the bottom portion 1 1. Each of these first positioning pins 12 extends substantially in the axial direction (toward the control unit 6 in the operating state) and is designed to extend substantially parallel to the adjacent first positioning pins 12.
  • Each of the first positioning pins 12 is in a hole 13, which is designed as a bore / through hole, the board 7 can be inserted, so that the board 7 is secured in the radial direction and in the axial direction by simultaneous abutment of the board face to stops 14 of the first positioning pins 12 ,
  • the first positioning pins 12 each have a rod-shaped projection / rod portions 15, which extends from the stop 14 in the axial direction to the board and is inserted into a hole 13 of the board 7.
  • the rod regions 15 furthermore have a projection extending along the circumference, for example an annular projection. This annular projection is latched after its passage through the hole 13 of the board 7 behind the board 7 and fixes the board 7 via a positive connection.
  • This positive connection may alternatively be performed somewhat differently to the one extending along the circumference projection.
  • a plurality of circumferentially extending projections / annular projections could be disposed axially adjacent to the rod portion 15, for example, to form a kind of Christmas tree structure.
  • the rod region 15 can also have a substantially constant diameter over its length, in which case the circuit board 7 is glued to the stop 14 and / or the rod region 15.
  • the board 7 has three holes 13, in the three first positioning pins 12 are inserted.
  • a housing cover 16 is fixed on the circuit board 7 and / or on the stator 4. Also, this housing cover 16 preferably also has substantially in axial Direction extending positioning pins 17, hereinafter referred to as third positioning pins 17, on. These third positioning pins 17 can also engage in holes 13 of the board 7 and / or be inserted and there in the axial direction and radial direction (material, non-positive or positive) are held, so that a relative assurance of the housing cover 16 relative to the control unit 6 / the board 7 is done.
  • the housing cover 16 also preferably has pin receptacles 19, which receive and hold at least some of the ends of the rod regions 15 of the first positioning pins 12 projecting through the circuit board 7.
  • a heat dissipating part 18 is arranged between the stator separation layer 9 and the circuit board 7.
  • This heat dissipating part 18, which is usually made of aluminum, has integrated, radially inwardly extending projections, which are designed as tabs 39 and through which a plurality of bores 20 are made.
  • these holes 20 serve as through-holes for screws 21.
  • On a side facing away from the stator 4 each of these through-holes is a screw head of a screw 21 on the tab 39.
  • the screws 21 are in turn screwed into threaded bores 22 in the stator separation layer 9 or in the stator 4, or preferably in the tabs of a metallic case of the stator 4.
  • the bores 20 are used to accommodate further positioning pins 23, which are also molded onto the stator separating layer 9. These positioning pins 23 are hereinafter referred to as second positioning pins 23. These second positioning pins 23 extend substantially in the axial direction and preferably comprise a latching device, in the form of a projection extending along the circumference, for example an annular projection which is locked into the respective bore 20 at least in the operating state. As a result, a positive retention of the heat dissipation portion 18 with respect to the encapsulation 8 and thus the stator 4 is likewise possible.
  • FIGS. 7 and 8 the centering between the stator separating layer 9 / the encapsulation 8 and the rotor 5 is once again shown more clearly.
  • the rotor 5 is mounted rotatably relative to the stator 4 by means of a roller bearing 24.
  • a bearing carrier 25 is pressed onto an outer ring of the rolling bearing 24, which bearing carrier 25 is held fixed to the housing (as a component fixed to the housing).
  • the bearing bracket 25 namely on an axially extending annular portion 26 of the bearing support 25 of the side wall portion 10 of the stator separation layer 9 is pushed.
  • the side wall region 10 rests with a radial inner side on a radial outer side of the annular region 26 of the bearing carrier 25.
  • the rotor 5 can also be designed with an encapsulation 28, a second encapsulation 28.
  • the first encapsulation 8 and the second encapsulation 28 may be integrally connected with one another to form an encapsulation.
  • the first and second encapsulation 8, 28 may also, as is preferably provided in FIGS. 1 to 26, be designed in two parts, namely in the form of the first and the second encapsulation 8 and 28.
  • the second encapsulation 28 is designed as a rotor encapsulation 29 executed and sprayed on a front end of the rotor 5.
  • This rotor sleeve 29 further serves to receive a rotor magnet / position magnet 30th
  • This position magnets 30, as can be seen particularly well in Fig. 1, is arranged centrally to a sensor 31, which sensor 31 is in turn mounted directly on the board 7, namely on a front side of the board 7, which faces the electric motor 3 in the operating state. Between the sensor 31 and position magnet 30, in turn, the bottom portion 1 1 of the first encapsulation 8 is running.
  • the sensor 31 is configured as a rotational position sensor and detects the rotational position of the rotor 5 in the usual way by means of the rotationally fixed via the rotor extrusion 29 to the rotor 5 associated with the rotor 5.
  • the various embodiments of the rotor extrusion 29 are illustrated in connection with FIGS.
  • the Rotorum mousseung 29 is always configured substantially pot-shaped and arranged with an annular side wall portion 32 extending around the rotor 5 around.
  • the side wall portion 32 includes at an axial end, which faces in the operating state of the control unit 6, a bottom portion 33 at.
  • the bottom portion 33 is substantially inwardly in the radial direction and is in a radial center region, i. a portion located radially inward of the side wall portion 32 is connected to a magnetic retaining cap 27 including a magnet retaining ring 34.
  • the magnetic retaining ring 34 in turn extends substantially in the axial direction. In the Magnethaltering 34 then the position magnet 30 is held against rotation.
  • the inner circumferential surface 35 has a plurality of circumferentially distributed inwardly projecting projections / retaining projections 36.
  • the inner diameter of these holding projections 36 is matched to the outer diameter of the annular position magnet 30 such that the position magnet 30 with the Magnet retaining ring 34 enters a press fit.
  • the position magnet 30 is thus pressed into the magnet retaining ring 34 of the rotor extrusion 29.
  • the magnet retaining ring 34 holds the position magnet 30 rotationally fixed.
  • the magnet retaining ring 34 is also integrally connected to the bottom portion 33.
  • a plurality of side wall portions 32 are provided
  • Embedded rotor drive magnets embedded and thus fixed along the circumference, wherein the polarity of the adjacent magnets along the circumference in each case differs.
  • the rotor 5 is designed as a laminated core 37 at its front end which projects into the rotor extrusion 29.
  • the laminated core 37 has a plurality of adjacent discs and is held in the rotor extrusion 29.
  • the laminated core 37 and the rotor extrusion 29 and the rotor drive magnets therefore form the rotor 5.
  • the rod 38 of the spindle drive is in the operating condition, as it can be seen, for example, in Fig. 1, inserted into the laminated core 37 and held in rotation therewith. This embodiment is also particularly good in FIG.
  • Press fit between the position magnet 30 and magnet retaining ring 34 also possible to attach the position magnet 30 in the magnet retaining ring 34 different rotation.
  • the position magnet 30 in the magnet retaining ring 34 different rotation.
  • by means of a clip / snap connection via a locking of arranged on the inner peripheral surface 35 or on the outer peripheral surface of the bearing magnet 30 projections in grooves / annular grooves of the outer peripheral surface of the bearing magnet 30 or the inner peripheral surface 35 of the Magnethalterings 34, as shown in Fig. 24.
  • embodying the magnet receiving cap 27 as described in FIGS.
  • the rotor extrusion 29 and / or the stator separation layer 9 are made of an electrically insulating material, such as a plastic, and applied to the drive device 3 by means of a plastic casting process, such as an injection molding process.

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Abstract

The invention relates to an actuator for a motor vehicle, having a housing, having an electromagnetic drive device having a stator and a rotor that can be rotated relative to said stator, wherein the rotor is connected via a converter unit to a release element, wherein the converter element converts the rotational movement of the rotor into a translational movement of the release element, and having an electronic control unit that is electrically connected to the drive device and controls the drive device, wherein the drive device has an overmolding consisting of an electrically insulating material, at least on the side facing the control unit.

Description

Positionierung eines umspritzten Stators für einen Kupplungsaktor oder einen Getriebeaktor und Einbringen eines Rotorlagemagneten in einen solchen Aktor  Positioning a molded stator for a clutch actuator or a gear actuator and introducing a rotor magnet in such an actuator
Die Erfindung betrifft einen Aktuator/Aktor für ein Kraftfahrzeug, wie ein PKW, LKW, Bus oder landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit einem Gehäuse, mit einer einen Stator und einen relativ zu diesem Stator verdrehbaren Rotor aufweisenden, elektromagnetischen Antriebseinrichtung, wobei der Rotor über eine Wandlereinheit mit einem Auslöseelement (wie ein Kolben oder einem Zahnrad eines Getriebes, etwa eines Planetenradgetriebes, oder eine Mutter) verbunden ist, wobei die Wandlereinheit die Rotationsbewegung des Rotors in eine translatorische Bewegung des Auslöseelementes wandelt, und mit einer mit der Antriebseinrichtung elektrisch verbundenen, die Antriebseinrichtung steuernden, elektronischen Steuereinheit. The invention relates to an actuator / actuator for a motor vehicle, such as a car, truck, bus or agricultural utility vehicle, with a housing, with a stator and a rotor rotatable relative to this stator having, electromagnetic drive means, wherein the rotor via a transducer unit with a trigger element (such as a piston or a gear of a transmission, such as a planetary gear, or a nut) is connected, wherein the transducer unit converts the rotational movement of the rotor into a translational movement of the trigger element, and with an electrically connected to the drive means, the drive means controlling , electronic control unit.
Solche Aktuatoren, die bspw. als Kupplungsaktuatoren oder Planetengetriebeaktuatoren in einem Riementrieb einsetzbar sind und insbesondere bei Kraftfahrzeugen wie Bussen, Pkws, Lkws oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen Anwendung finden, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So offenbart die WO 201 1/127888 A2 einen Hydrostataktor mit einem Geberzylinder insbesondere in einem Kraftfahrzeug enthaltend ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse axial verlagerbaren, eine mit Druckmittel befüllte Druckkammer beaufschlagenden Kolben. Der Kolben wird von einem einen drehantreibenden Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor mittels eines den Drehantrieb in eine Axialbewegung wandelnden Plane- tenwälzgetriebes angetrieben. Das Planetenwälzgetriebe ist in dem Gehäuse zentriert aufgenommen und eine vom Elektromotor angetriebene Spindel ist mittels eines einzigen Radiallagers gegenüber dem Gehäuse abgestützt. Such actuators, which can be used, for example, as clutch actuators or planetary gear actuators in a belt drive and are used in particular in motor vehicles such as buses, cars, lorries or agricultural utility vehicles, are already known from the prior art. For example, WO 201 1/127888 A2 discloses a hydrostatic actuator with a master cylinder, in particular in a motor vehicle, comprising a housing and a piston which can be displaced axially in the housing and acts on a pressure chamber filled with pressure medium. The piston is driven by a rotary drive electric motor with a stator and a rotor by means of a planetary gear mechanism which converts the rotary drive into an axial movement. The Planetenwälzgetriebe is centered in the housing and a driven by the electric motor spindle is supported by a single radial bearing relative to the housing.
Da die Steuereinheit räumlich unmittelbar neben der Antriebseinrichtung anzuordnen ist, können gewisse Verschleißerscheinungen während des Betriebes zu einem solchen Funktionsverlust führen. Bspw. können Substanzen, wie Betriebsmittel, aus der Antriebseinrichtung mit der Zeit in den die Steuereinheit aufnehmenden Gehäuseraum eindringen, wodurch die elektrischen Kontakte beeinflusst werden, was schließlich zu einer Beschädigung oder gar Trennung dieser Kontakte führen kann. Weiterhin kann es bei einem bereits fortgeschrittenen Verschleißzustand der Steuereinheit vorkommen, dass aufgrund der im Betrieb zusätzlich auftretenden und am Aktuator anliegenden Erschütterungen nicht mehr alle Funktionen der Steuereinheit zuverlässig durchgeführt werden können. Beispielsweise könnte der Drehlagesensor der Steuereinheit die Drehlage des Rotors unter Umständen nicht mehr zuverlässig wiedergeben. Since the control unit is to be arranged spatially immediately adjacent to the drive device, certain signs of wear during operation can lead to such a loss of function. For example. For example, substances such as equipment may, from the drive means, enter the housing space receiving the control unit over time, thereby affecting the electrical contacts, eventually leading to damage or even separation of these contacts. Furthermore, it may happen in an already advanced state of wear of the control unit, that not all functions of the control unit can be reliably performed due to the additional vibrations occurring in operation and applied to the actuator. For example, the rotational position sensor could The control unit, the rotational position of the rotor may no longer reliably play.
Es ist Aufgabe der folgenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und die Betriebssicherheit des Aktuators zu erhöhen, wobei der Aktuator kostengünstiger sowie durch eine geringere Bauteilanzahl herzustellen sein soll. Auch die Montage des Aktuators soll vereinfacht werden. It is an object of the following invention to overcome the disadvantages known from the prior art and to increase the reliability of the actuator, wherein the actuator should be cheaper and to manufacture by a smaller number of components. The assembly of the actuator should be simplified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebseinrichtung zumindest an der der Steuereinheit zugewandten Seite eine aus einem elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff, in Form einer Umspritzung bzw. Verguss bestehende Geometrie aufweist. This object is achieved in that the drive device has at least on the side facing the control unit one of an electrically insulating material, preferably plastic, in the form of an encapsulation or encapsulation existing geometry.
Eine solche Umspritzung hat den Effekt, dass die üblicherweise als Elektromotor ausgeführte Antriebseinrichtung, die den Stator und den Rotor umfasst, mit mittels einer Art Distanzstück in einem bestimmten Abstand zur Steuereinheit angeordnet ist. Eine Umspritzung kann hinsichtlich ihrer Dicke präzise justiert werden. Die Umspritzungsschicht ist somit räumlich zwischen der Antriebseinrichtung und der Steuereinheit angeordnet und dient als räumliche Trennung. Dadurch ist es möglich, eine möglichst reproduzierbare Ausrichtung dieser beiden Komponenten für eine Serienfertigung zur Verfügung zu stellen, wobei der Aktuator über einen längeren Lebenszyklus einsetzbar ist. Such an encapsulation has the effect that the drive device, which is usually designed as an electric motor and which comprises the stator and the rotor, is arranged with a distance from the control unit by means of a kind of spacer. An encapsulation can be precisely adjusted in terms of thickness. The encapsulation layer is thus arranged spatially between the drive device and the control unit and serves as a spatial separation. This makes it possible to provide as reproducible as possible alignment of these two components for mass production, wherein the actuator can be used over a longer life cycle.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert. Further advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
Ist die Umspritzung an dem Stator und/oder dem Rotor stoff-, kraft- oder formschlüssig angebunden, so kann die Umspritzung direkt mit einem Teil der Abtriebseinrichtung verbunden werden. Der Aktuator ist dadurch besonders platzsparend ausgestaltbar. If the encapsulation on the stator and / or the rotor material, force or positively connected, the encapsulation can be connected directly to a portion of the output device. The actuator is characterized particularly space-saving ausgestaltbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch von Vorteil, wenn der Stator an seiner der Steuereinheit zugewandten Seite mit einer die Umspritzung zumindest teilweise ausbildenden Statortrennschicht umspritzt ist, wobei die Statortrennschicht vorzugsweise topfförmig ausgestaltet ist und ein durchgängiger Bodenbereich der Statortrennschicht in axialer Richtung zwischen der Steuereinheit und der der Steuereinheit zugewandten Seite des Stators angeordnet ist und ein an den Bodenbereich anschließender Seitenwandbereich der Statortrennschicht den Stator an einer radialen Außenumfangsseite umgibt. Dadurch ist die Umspritzung teilweise oder vollständig als eine Umhüllung eines Stators ausgestaltbar, wobei diese dann eine Art Statortrennschicht bildet, die den Stator räumlich von dem die Steuereinheit aufnehmenden Bereich des Gehäuses trennt. Durch diese Trennung kann der Stator und der Aufnahmeraum im Gehäuse, der die Antriebseinrichtung (d.h. den Elektromotor) umfasst, von dem die Steuereinheit aufnehmenden Gehäuseraum abgedichtet werden. Dadurch kann ein Eindringen von Partikeln und Flüssigkeiten (Öl, Wasser, Salzwasser usw.), insbesondere Verschleißpartikeln und Fluidanteile, in den die Steuereinheit aufnehmenden Bereich des Gehäuses vermieden werden. Die Lebensdauer der Antriebseinrichtung und in erster Linie die Funktionssicherheit, aber auch der Steuereinheit, werden dadurch wesentlich erhöht und durch die topfförmi- ge Ausgestaltung platzsparend umgesetzt. According to a further embodiment, it is also advantageous if the stator is encapsulated on its side facing the control unit with a stator separation layer which at least partially forms the encapsulation, wherein the stator separation layer is preferably cup-shaped and a continuous bottom region of the stator separation layer in the axial direction between the control unit and the side of the stator facing the control unit is arranged and a sidewall region of the stator separator layer adjoining the bottom region surrounds the stator on a radially outer peripheral side. As a result, the encapsulation can be configured partially or completely as an envelope of a stator, which then has a type Forming stator separation layer, which separates the stator spatially from the control unit receiving portion of the housing. By this separation, the stator and the accommodating space in the housing including the driving means (ie, the electric motor) can be sealed by the housing space accommodating the control unit. As a result, the penetration of particles and liquids (oil, water, salt water, etc.), in particular wear particles and fluid fractions, in the control unit receiving area of the housing can be avoided. The life of the drive device and primarily the reliability, but also the control unit, are thereby substantially increased and implemented in a space-saving manner by the cup-shaped design.
Auch ist es von Vorteil, wenn an der Statortrennschicht zumindest ein sich in axialer Richtung erstreckender erster Positionierungsstift angeformt ist, der sich zur Steuereinheit hin erstreckt und an dem die Steuereinheit relativ zur Antriebseinrichtung in axialer und/oder radialer Richtung gehalten ist, wobei vorzugsweise eine Platine und/oder ein Gehäusedeckel der Steuereinheit von dem zumindest einen ersten Positionierungsstift unmittelbar gehalten ist. Dadurch ist es möglich, die Steuereinheit samt Platine in einem Schritt insbesondere in axialer Richtung korrekt zum Stator anzubringen sowie zu zentrieren/zentriert auszurichten. Dadurch wird die Montage weiter vereinfacht und eine hohe Positioniergenauigkeit zwischen Sensorbauteile in der Steuereinheit und mech. Elemente in der E- Motoreinheit gewährleistet. It is also advantageous if at least one axially extending first positioning pin is formed on the stator separation, which extends to the control unit and on which the control unit is held relative to the drive means in the axial and / or radial direction, preferably a circuit board and / or a housing cover of the control unit is held directly by the at least one first positioning pin. This makes it possible to correctly attach the control unit together with the board in one step, in particular in the axial direction to the stator and to center / centered align. As a result, the assembly is further simplified and high positioning accuracy between sensor components in the control unit and mech. Ensures elements in the electric motor unit.
Von Vorteil ist es auch, wenn an die Statortrennschicht zumindest ein sich in axialer Richtung erstreckender zweiter Positionierungsstift angeformt ist, der sich zur Steuereinheit hin erstreckt und wobei an dem zumindest einen zweiten Positionierungsstift ein Wärmeableitgehäuseteil in axialer und/oder radialer Richtung gehalten ist. Dadurch ist es möglich, auch ein als Gehäuseteil ausgebildetes Wärmeableitteil auszugestalten, das gleichzeitig in der korrekten axialen und/oder radialer Richtung zum Stator platziert ist und zudem auch zentriert zum Rotor ausgerichtet ist, so dass eine möglichst gute Wärmeableitung stattfinden kann. Das Wärmeableitteil, das üblicherweise aus Aluminium hergestellt ist, wirkt somit optimal kühlend auf den Stator ein. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit des Aktors weiter erhöht. It is also advantageous if at least one second positioning pin extending in the axial direction is formed on the stator separating layer, which extends toward the control unit and wherein a heat dissipation housing part is held in the axial and / or radial direction on the at least one second positioning pin. As a result, it is also possible to design a heat dissipating part embodied as a housing part, which is simultaneously placed in the correct axial and / or radial direction relative to the stator and, moreover, also centered relative to the rotor, so that the best possible heat dissipation can take place. The Wärmeableitteil, which is usually made of aluminum, thus optimally cooling acts on the stator. As a result, the performance of the actuator is further increased.
Zweckmäßig ist es auch, wenn der Stator einen Lagerträger, wie einen Lageraußenring eines Wälzlagers, aufweist, wobei an einem radial außen angeordneten Haltering des Lagerträgers eine Innenumfangsfläche der Statortrennschicht, die Statortrennschicht zur Rotordrehachse zentrierend, anliegt. Dadurch ist der Stator samt Statorgehäuse auch optimal zum Rotor, d.h. zur Drehachse des Rotors, zentriert, wodurch zum einen die Momentengleichmässigkeit des E-Motors optimiert wird und zum anderen die Montagefreundlichkeit gesteigert wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch von Vorteil, wenn der Rotor an seiner der Steuereinheit zugewandten Seite mit einer die Umspritzung zumindest teilweise ausbildenden Rotorumspritzung umspritzt ist, wobei die Rotorumspritzung vorzugsweise topfförmig ausgestaltet ist, und wobei ein Bodenbereich der Rotorumspritzung in axialer Richtung zwischen der Steuereinheit und der der Steuereinheit zugewandten Seite des Rotors angeordnet ist und ein an den Bodenbereich anschließender Seitenwandbereich der Rotorumspritzung den Rotor an einer radialen Außenumfangsseite umgibt. Eine solche Rotorumspritzung, die wahlweise zusätzlich zu der Statortrennschicht oder anstelle der Statortrennschicht vorsehbar ist, kann auch der Rotor mit einer Umspritzung versehen werden. Eine solche Rotorumspritzung hat den Vorteil, dass diese bspw. auf ein stirnseitiges Ende des Rotors aufgebracht werden kann, um somit eine möglichst genaue und optimale Positionierung und Aufnahme eines Lagemagneten im Rotor zu gewährleisten und den üblicherweise direkt auf der Platine der Steuereinheit aufgesetzten Rotorlagesensor messtechnisch optimiert zum Rotor zu platzieren. Dadurch wird insbesondere bei der Ausführung des Elektromotors als bürstenloser Gleichstrommotor eine sehr kompakte Bauart eines Aktuators geschaffen. Der Rotorlagemagnet kann weiterhin unmittelbar in dieser Rotorumspritzung aufgenommen werden und dessen Abstand zur Steuereinheit über die Lage in der Umspritzung beliebig in axialer Richtung eingestellt werden. Dadurch wird der Gehäuseraum noch intensiver ausgenutzt. It is also expedient if the stator has a bearing carrier, such as a bearing outer ring of a roller bearing, wherein an inner peripheral surface of the stator separator, the stator separator to the rotor rotational axis centering on a radially outer retaining ring of the bearing carrier. As a result, the stator together with the stator housing is also optimally centered on the rotor, ie on the axis of rotation of the rotor, whereby on the one hand the torque uniformity of the electric motor is optimized and on the other hand the ease of assembly is increased. According to another embodiment, it is also advantageous if the rotor is encapsulated on its side facing the control unit with a Umspritzung at least partially forming Rotorumspritzung, wherein the Rotorumspritzung is preferably pot-shaped, and wherein a bottom portion of the Rotorumspritzung in the axial direction between the control unit and the control unit side facing the rotor is arranged and adjoining the bottom region side wall portion of the rotor injection surrounds the rotor on a radial outer peripheral side. Such a rotor encapsulation, which can be provided optionally in addition to the stator separation layer or instead of the stator separation layer, can also be provided with an encapsulation of the rotor. Such Rotorumspritzung has the advantage that this example. Can be applied to a front end of the rotor, thus ensuring the most accurate and optimal positioning and recording a position magnet in the rotor and the usually directly mounted on the board of the control unit rotor position sensor metrologically optimized to place the rotor. As a result, a very compact design of an actuator is created, in particular in the embodiment of the electric motor as a brushless DC motor. The rotor magnet can be further included directly in this Rotorumspritzung and its distance to the control unit on the position in the encapsulation are arbitrarily set in the axial direction. As a result, the housing space is exploited even more intense.
Auch ist es von Vorteil, wenn in diesem Zusammenhang eine Magnetaufnahmekappe mit der Rotorumspritzung verbunden ist, die zur Aufnahme eines Lagemagneten einen zentrisch zur Drehachse des Rotors angeordneten Magnethaltering drehfest aufnimmt, wobei die Magnetaufnahmekappe etwa integral mit der Rotorumspritzung ausgebildet oder in die Rotorumspritzung eingesteckt, wie eingerastet, ist. Dadurch ist ein für die Aufnahme des Lagemagneten optimierter Bereich an der Rotorumspritzung ausgestaltbar, wobei der Lagemagnete in diesem Bereich, bspw. über einen Pressverband, zentriert und in axialer Richtung fixiert werden kann, um einen optimalen Abstand zur Steuereinheit zu gewährleisten. Dadurch ist die Drehlage des Rotors möglichst prozesssicher detektierbar. Dabei dient die Magnetaufnahmekappe als Ausgleich zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials von der Rotorumspritzung und des Magneten sowohl bei einem gesinterten, als auch bei einem kunststoffgespritzten Magnet. It is also advantageous if, in this context, a magnet receiving cap is connected to the rotor extrusion which rotatably receives a magnet holder ring arranged centrally to accommodate the axis of rotation of the rotor for receiving a position magnet, wherein the magnet receiving cap is formed integrally with the rotor encapsulation or plugged into the rotor encapsulation, such as locked, is. As a result, an optimized for receiving the position magnets area on the Rotorumspritzung be ausgestaltbar, the position magnets in this area, eg. About a press fit, centered and fixed in the axial direction to ensure optimum distance to the control unit. As a result, the rotational position of the rotor is detected as reliable as possible. In this case, the magnet receiving cap serves as a balance between the thermal expansion coefficients of the material of the Rotorumspritzung and the magnet in both a sintered, as well as a plastic-sprayed magnet.
In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn der Magnethaltering mit rippenförmi- gen Vorsprüngen an seiner Innenumfangsfläche ausgestaltbar ist, wobei der Lagemagnet drehfest im Magnethaltering eingepresst, eingerastet und/oder eingeklebt ist. Dadurch ist eine besonders einfach herstellbare Zentrierung und Halterung des Lagemagneten umgesetzt, wodurch die Herstellkosten des Aktuators weiter gesenkt werden und die Montagekräfte für das Einpressen/ und oder Einrasten durch die Reduzierung der Kontaktfläche weiter gesenkt werden. In this context, it is also advantageous if the magnet retaining ring with rib-shaped projections on its inner peripheral surface is ausgestaltbar, wherein the position magnet is rotatably pressed in the magnet retaining ring, snapped and / or glued. This is one implemented particularly easy to produce centering and mounting the position magnet, whereby the manufacturing cost of the actuator can be further reduced and the assembly forces for the pressing / and or locking by reducing the contact surface are further reduced.
Ist der Lagemagnet weiterhin ein kunststoffgebundener oder gesinterter Magnet und/oder der Lagemagnet auf einem Board befindlich und/oder der Rotor weist ein Blechpaket und ein Nabenteil auf, so ist der erfinderische Aktuator noch effizienter herstellbar. If the position magnet continues to be a plastic-bonded or sintered magnet and / or the position magnet is located on a board and / or the rotor has a laminated core and a hub part, then the inventive actuator can be produced even more efficiently.
In anderen Worten betrifft die Erfindung eine kompakte Ausführung eines BLDC (brushless DC (Gleichstrom)) Rotors (Innenläufer) mit einem integrierten Rotorlagemagneten. Diese Ausführung erlaubt eine optimale mechanische Zentrierung und Befestigung des Rotorlagemagnets zusammen mit der Rotoreinheit und gleichzeitig eine bauraumoptimierte Integration des Rotorlagemagnets auf die zu der Steuerelektronik abgewandten Stirnseite des Rotors. Bei dem vorgeschlagenen Design steigt weiterhin die Sicherheit bezüglich einer relativen Winkelverdrehung zwischen dem Rotorlagemagneten und der Position des Permanentmagneten im Stator bei einer sehr kompakten Bauart. Herkömmliche BLDC Motoren in Aktoren mit hohen Anforderungen an Positionsgenauigkeit brauchen in der Regel eine sensorbasierte Kommutierung. Eine sehr verbreitete und genaue Methode der Kommutierung, die gleichzeitig relativ niedrige Kosten für Serienlösungen anbietet ist die Kommutierung des EC- Motors (elektrisch kommutierter Motor) durch einen AMR/ GMR Sensor (magnetoresistive, giant magnetoresisti- ve effect based sensors). In other words, the invention relates to a compact design of a BLDC (brushless DC (DC)) rotor (internal rotor) with an integrated rotor magnet. This design allows optimal mechanical centering and attachment of the rotor magnet together with the rotor unit and at the same time a space-optimized integration of the rotor magnet on the rotor facing away from the control electronics front side of the rotor. In the proposed design, the safety with respect to a relative angular rotation between the rotor magnet and the position of the permanent magnet in the stator continues to increase in a very compact design. Conventional BLDC motors in actuators with high demands on position accuracy usually require a sensor-based commutation. A very common and accurate method of commutation, which at the same time offers relatively low costs for series solutions, is the commutation of the EC motor (electrically commutated motor) by an AMR / GMR sensor (magnetoresistive, giant magnetoresistive effect based sensors).
Ein stirnseitig, bzw. diametral zweipolig magnetisierter (Rotorlage-) Magnet wird normalerweise auf die Abtriebswelle (wo auch der Rotor des EC- Motors befestigt ist) montiert. Die Integration kann durch ein Pressverband auf der (Rotor- )Welle, oder durch Kleben (Welle stirnseitig) gemacht werden. Somit ist der Rotorlagemagnet in der tangentialen Richtung steif mit der (Abtriebs-/ Rotor- )Welle verbunden. Durch diese Verbindung überträgt der Rotorlagemagnet den exakten Drehwinkel vom Rotor in Richtung des Sensorbausteins in dem Elektronikmodul/ der Steuereinheit, was für die Kommutierung der Stromrichtung im Stator des EC- Motors mit einem hohen Wirkungsgrad wichtig ist. Dieser Sensorbaustein hat üblicherweise eine NF- in- krementelle Schnittstelle (incremental interface). Um die Integration des Rotorlagemagneten an der Welle zu ermöglichen, braucht man die entspr. Schnittstelle an der Welle des Rotors. D.h. man braucht z.B. im Fall eines Pressverbands eine zusätzliche Länge für die Presspassung (auf dem Innen- oder Außendurchmesser). Weiterhin wird ein kleines Teil des Magnetflusses von dem Rotorlagemagneten durch das Wellenmaterial kurzgeschlossen und somit bekommt man im Sensorbereich ggf. eine niedrigere Flussdichte. In einem BLDC Rotordesign für einen Aktuator ist erforderlich eine sehr kompakte Bauart zu schaffen, indem vorzugsweise keine Welle in Richtung Steuerelektronik hinausragt. Dabei ist das Ziel die Integration des Rotorlagemagneten innerhalb des Rotorbauraums zu machen. Dabei muss die axiale Position der Magnetstirnseite, die der Steuerelektronik zugewandt ist, kalibrierbar sein, um axiale Toleranzen im Zusammenbau auszugleichen. A front-side or diametrically two-pole magnetized (rotor-mounted) magnet is normally mounted on the output shaft (where the rotor of the EC motor is also mounted). The integration can be made by a press fit on the (rotor) shaft, or by gluing (shaft front side). Thus, the rotor magnet in the tangential direction is rigidly connected to the (output / rotor) shaft. Through this connection, the rotor magnet transmits the exact rotation angle from the rotor in the direction of the sensor module in the electronic module / control unit, which is important for the commutation of the current direction in the stator of the EC motor with a high efficiency. This sensor module usually has a NF-incremental interface (incremental interface). In order to enable the integration of the rotor magnet on the shaft, one needs the corresponding interface on the shaft of the rotor. This means, for example, that in the case of a press fit, an additional length is required for the press fit (on the inner or outer diameter). Furthermore, a small portion of the magnetic flux from the rotor magnet is shorted by the shaft material and thus you may get a lower flux density in the sensor area. In a BLDC rotor design for an actuator, it is necessary to provide a very compact design, in that preferably no shaft protrudes in the direction of the control electronics. The goal is to make the integration of the rotor magnet within the rotor space. In this case, the axial position of the magnetic front side, which faces the control electronics, must be calibrated to compensate for axial tolerances in the assembly.
Der Rotorlagemagnet kann weiterhin in einem Board integriert werden, was ein Teil der Umspritzung des Rotors ist. Die Umspritzung des Rotors dient gleichzeitig als Berstschutz / mechanische Fixierung der Permanentmagnete im Rotor und als Schnittstelle für die Integration des Rotorlagemagneten. Der Rotorlagemagnet wird in einem Board in der Umspritzung des Rotorpakets ein-/ angepresst. Das Einpressen kann man wahlweise mit Einrastfunktion mit Hackengeometrie in der Rotorumspritzung, oder mit Klebeprozess für die Fixierung in einer bestimmten Position in axialer Richtung kombinieren. Der Rotorlagemagnet kann abhängig von den Anforderungen an Magnetkreisauslegung (Sensorposition, min./max. magnetische Flussdichte im Sensorbereich in Abhängigkeit von den radialen und axialen Toleranzen etc.) als kunststoffgebundener, oder gesinterter Magnet ausgeführt werden. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, wenn man den Rotorlagemagneten zusätzlich klebt, dass nach dem Kleberdispensen die axiale Position des Rotorlagemagneten auf einem bestimmten Bezug im Aktua- torzusammenbau justiert wird. Somit könnte man im Herstellungsprozess evtl. höhere Toleranzen in axialer Richtung kompensieren. Alternativ dazu kann auch ein geblechtes Rotorpaket umgesetzt sein. Da spritzgusstechnisch genauere Durchmessertoleranzen auf eine gewisse Anzahl von Rippen im Umfang viel leichter zu kontrollieren sind, kann man die Schnittstelle für das Einpressen des Rotorlagemagneten mit Rippen versehen. In zwei weiteren Varianten für die Montage des Rotorlagemagneten in der Umspritzung ist ein Klips zum Einrasten auf Position (ohne Kompensation der Axialtoleranzen in axialer Richtung in dem Herstellungsprozess) und Einpressen in axialer Richtung in Bezug auf einer bestimmten Referenz im Aktor-/ Aktuatorzusammenbau (mit Kompensation der Axialtoleranzen in axialer Richtung in dem Herstellungsprozess) einsetzbar. In der zweiten Variante wird eine gewisse Klebermenge in der Montageschnittstelle des Rotorlagemagneten verlegt und nach dem Einpressen (vorzugsweise leichte Presspassung zwischen Magnet und Kunststoffmaterial der Umspritzung) wird der Kleber aushärten und endgültig die Position des Rotorlagemagneten absichern. Der Rotorlagemagnet ist weiterhin in einem Kunststoffträger fixierbar, der mittels Clipgeometrie an der Rotornabe fixiert wird. Eine gewisse Anzahl von Clips/Klipsen des Rotorlagemagnetträ- gers (auch als Magnethaltekappe bezeichnet) treffen entlang des Umfangs in Öffnungen in der Rotornabe und/oder der Rotorumspritzung und rasten beim Einpressen ein. The rotor magnet can be further integrated in a board, which is part of the overmolding of the rotor. The encapsulation of the rotor also serves as burst protection / mechanical fixation of the permanent magnets in the rotor and as an interface for the integration of the rotor magnet. The rotor magnet is pressed in / pressed in a board in the encapsulation of the rotor package. Press-fitting can be combined optionally with a snap-in function with a hook geometry in the rotor extrusion coating, or with an adhesive process for fixing in a specific position in the axial direction. Depending on the requirements for magnetic circuit design (sensor position, minimum / maximum magnetic flux density in the sensor area as a function of the radial and axial tolerances, etc.), the rotor magnet may be designed as a plastic-bonded or sintered magnet. In this case, if the rotor magnet is additionally adhesively bonded, the result is that after the adhesive dispensing, the axial position of the rotor magnet is adjusted to a specific reference in the actuator assembly. Thus, one could possibly compensate for higher tolerances in the axial direction in the production process. Alternatively, a laminated rotor package can also be implemented. As injection molding more accurate diameter tolerances on a certain number of ribs in the scope are much easier to control, you can provide the interface for the pressing of the rotor magnet with ribs. In two other variants for the mounting of the rotor magnet in the Umspritzung is a clip for locking in position (without compensation of the axial tolerances in the axial direction in the manufacturing process) and pressing in the axial direction with respect to a specific reference in Aktor- / Aktuatorzusammenbau (with compensation the axial tolerances in the axial direction in the manufacturing process) can be used. In the second variant, a certain amount of adhesive is laid in the mounting interface of the rotor magnet and after pressing (preferably slight interference fit between magnet and plastic material of the encapsulation) of the adhesive will harden and finally secure the position of the rotor magnet. The rotor magnet can also be fixed in a plastic carrier, which is fixed by means of clip geometry on the rotor hub. A certain number of clips / clips of the rotor magnetic bearing Gers (also referred to as magnetic holding cap) meet along the circumference in openings in the rotor hub and / or the rotor encapsulation and engage in the pressing.
Die Erfindung betrifft daher eine kompakte Ausführung eines BLDC (brushless DC) Rotors (Innenläufer) mit einem integrierten Rotorlagemagnet (RL- Magnet). Diese Ausführung erlaubt eine optimale mechanische Zentrierung und Befestigung des Rotorlagemagnets zusammen mit der Rotoreinheit und gleichzeitig eine bauraumoptimierte Integration des Rotorlagemagnets auf die zu der Steuerelektronik abgewandten Stirnseite des Rotors. Bei dem vorgeschlagenen Design steigt die Sicherheit gegenüber einer relativen Winkelverdrehung zwischen Rotorlagemagnet und Position den Permanentmagneten im Stator bei einer sehr kompakten Bauart. Der Rotorlagemagnet kann auf verschiedene weise in die Umspritzung des Rotors/ des Rotorpakets eingepresst werden, wobei Rippen in der Umspritzung, eine Einrastfunktion mit Hakengeometrie, und/oder eine Kombination dieser vorherigen Möglichkeiten mit einem Klebeprozess vorgesehen sind/ist. Auch besteht die Möglichkeit einen kunststoffgebundenen oder gesinterten Magnet als Rotorlagemagnet zu verwenden. Der Magnet befindet sich auf einem Board und wird mit diesem eingepresst. Auch ist der Rotor aus Blechpaket und Nabenteil bestehend und weist einen integrierten (Rotorlage-)Magneten auf. The invention therefore relates to a compact design of a BLDC (brushless DC) rotor (internal rotor) with an integrated rotor magnet (RL magnet). This design allows optimal mechanical centering and attachment of the rotor magnet together with the rotor unit and at the same time a space-optimized integration of the rotor magnet on the rotor facing away from the control electronics front side of the rotor. In the proposed design, the safety against a relative angular rotation between rotor magnet and position increases the permanent magnet in the stator in a very compact design. The rotor magnet can be pressed in different ways into the encapsulation of the rotor / the rotor package, wherein ribs in the encapsulation, a latching function with hook geometry, and / or a combination of these previous possibilities are provided with an adhesive process / is. It is also possible to use a plastic-bonded or sintered magnet as a rotor magnet. The magnet is on a board and is pressed in with it. Also, the rotor is made of laminated core and hub part and has an integrated (rotor position) magnet.
Auch betrifft die Erfindung eine Statorumspritzung, die mit einem Kunststoff oder mit einem nicht stromleitenden Material hergestellt ist. Durch die Umspritzung wird eine Trennung zur Elektronik erreicht, so dass keine Partikel aus dem Elektronikbereich (LCU„Local Control Unit") in den Motorbereich eindringen kann. Die Umspritzung weist dafür ferner eine Aufnahme für den Endbereich des Rotors auf. Um den Rotor auszurichten, weist der Deckel oder die Elektronik einen Lagesensor auf, der zumindest die radiale Position des Rotors bspw. durch Magnetfeldlinien, eines extra vorgesehenen Magneten, detektiert. Durch Positionierungsstif- te/-löcher und/oder Abstandsstifte kann die Position (winkelmäßig/axial) einer Platine und/oder eines Deckels, der auf dem Motorbereich aufgesetzt wird, vorbestimmt werden. Der eingegossene Stator wird von einem Gehäuse mit Wärmeableitelementen aufgenommen. Hierfür sind entsprechende Positionierungsstifte stator- und/oder umspritzungsseitig vorgesehen. Um den Wirkungsgrad des Aktors in Bezug auf dem genutzten Bauraum des E- Motors zu erhöhen, werden erfindungsgemäß die Bauraumtoleranzen, insbesondere in Bezug auf den Luftspalt des E-Motors verringert. Hierfür ist die Umspritzung mit einem Innendurchmesser ausgestaltet, der sich an einer Positionierungshilfe (Kante) des Kugellagers für den Rotor abstützt. Durch die hierdurch vorgenommene relative Positionierung vom Stator zum Motor können die notwendigen Toleranzen reduziert werden. Die Funktionsfläche des Innendurchmes- sers der Umspritzung zur Zentrierung ist vorzugsweise auf eine gewisse Rippenanzahl auf dem Durchmesserumfang verteilt. Somit werden zum einen die Toleranzen des Zentrierdurchmessers über einzelnen Rippen erhöht (spritzgusstechnische Bedingung) und zum anderen die Montagekräfte werden dadurch reduziert (kleinere Kontaktfläche). The invention also relates to a Statorumspritzung, which is made with a plastic or with a non-conductive material. The encapsulation achieves a separation from the electronics, so that no particles from the electronics area (LCU "Local Control Unit") can penetrate into the motor area, the encapsulation furthermore has a receptacle for the end area of the rotor. For example, the cover or the electronics has a position sensor which detects at least the radial position of the rotor, for example by magnetic field lines of a magnet provided by means of positioning pins / holes and / or spacer pins The cast-in stator is accommodated by a housing with heat-dissipating elements, for which purpose corresponding positioning pins are provided on the stator and / or encapsulation sides, in order to increase the efficiency of the actuator with respect to the utilized installation space of the electric motor, according to the invention, the space tolerance reduced, in particular with respect to the air gap of the electric motor. For this purpose, the encapsulation is designed with an inner diameter, which is supported on a positioning aid (edge) of the ball bearing for the rotor. By doing this relative positioning of the stator to the motor, the necessary tolerances can be reduced. The functional area of the inside diameter Sers Umspritzung for centering is preferably distributed over a certain number of ribs on the diameter circumference. Thus, on the one hand, the tolerances of the centering diameter are increased via individual ribs (injection molding condition) and, on the other hand, the assembly forces are thereby reduced (smaller contact area).
Die Erfindung wird nun nachfolgend auch mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert, in welchen unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind. The invention will now be explained in more detail below with the aid of drawings, in which different embodiments are shown.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Aktuator nach einer ersten 1 shows a longitudinal section through an actuator according to the invention after a first
Ausführungsform, wobei der Schnitt entlang einer Ebene durchgeführt ist, in der die Drehachse des Rotors verlaufend ist, und der Aktuator in einem axialen Bereich der als Elektromotor ausgeführten Antriebseinrichtung dargestellt ist,  Embodiment, wherein the section is performed along a plane in which the axis of rotation of the rotor is running, and the actuator is shown in an axial region of the drive device designed as an electric motor,
Fig. 2 eine isometrische Explosionsdarstellung des Stator-Rotor-Steuereinheit- Zusammenbaus der Antriebseinrichtung, wobei der Stator von der der Steuereinheit zugewandten Seite aus dargestellt ist und Löcher einer Platine der Steuereinheit zu Positionierstiften des Stators ausgerichtet sind, 2 is an exploded isometric view of the stator-rotor control unit assembly of the drive device, the stator being shown from the side facing the control unit, and holes of a board of the control unit being aligned with positioning pins of the stator.
Fig. 3 eine isometrische Darstellung eines Gehäusedeckels, der die Platine der Steuereinheit zu einer dem Stator abgewandten Seite der Platine hin verschließt, wobei der Gehäusedeckel von einer Unterseite, d.h. einer der Platine im Betriebszustand zugewandten Seite, dargestellt ist, Fig. 3 is an isometric view of a housing cover closing the circuit board of the control unit to a side facing away from the stator of the board, the housing cover from a bottom, i. one of the board in the operating state side facing, is shown,
Fig. 4 eine isometrische Explosionsdarstellung des Gehäusedeckel-Platinen- Zusammenbaus, wobei die relative Lage dieser beiden Bauteile im Betriebszustand veranschaulicht ist, 4 shows an exploded isometric view of the housing cover-board assembly, wherein the relative position of these two components is illustrated in the operating state,
Fig. 5 eine isometrische Explosionsdarstellung des Wärmeableitgehäuseteil-Stator- Zusammenbaus, wobei das Wärmeableitgehäuseteil mittels Schrauben zum Stator zentriert und an diesem befestigt ist, 5 is an exploded isometric view of the heat sink housing stator assembly with the heat sink housing portion centered and secured to the stator by bolts;
Fig. 6 den in Fig. 5 dargestellten Wärmeableitgehäuseteil-Stator-Zusammenbau in einem montierten Zustand, eine Längsschnittdarstellung gemäß der Fig. 1 , wobei der Aktuator in einem etwas größeren Bereich dargestellt ist und auch insbesondere die Platine der Steuereinheit zu erkennen ist, eine Detailansicht des in Fig. 7 gekennzeichneten Bereichs VIII, wobei die Zentrierung zwischen einem Lagerträger und der Statortrennschicht dargestellt ist, eine isometrische Darstellung einer als Rotorumspritzung ausgestalteten Umsprit- zung, die in einem Betriebszustand des Aktuators auf ein Ende eines Rotors aufgespritzt ist, und in welcher Rotorumspritzung der Rotorlagemagnet in einer Magnetaufnahmekappe der Rotorumspritzung eingeschoben ist, eine isometrische Darstellung der bereits in Fig. 9 dargestellten Rotorumspritzung, wobei insbesondere die Innenumfangsfläche der Magnetaufnahmekappe besonders gut zu erkennen ist, eine Seitenansicht der in Fig. 9 dargestellten Rotorumspritzung, wobei diese Seitenansicht die Rotorumspritzung in einer Ebene darstellt, die parallel zur Rotordrehachse ausgerichtet ist,, einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Rotorumspritzung entlang der in der Fig. Dargestellten Schnittlinie Xll-Xll, d.h. entlang einer Ebene, zu der die Drehachse des Rotors im Betriebszustand orthogonal ausgerichtet ist, durchgeführt ist, wobei in Fig. 12 besonders anschaulich die Verteilung der Rotorantriebsmagnete in der Rotorumspritzung dargestellt ist, eine Rückansicht der Rotorumspritzung nach den Fig. 9 bis 12, wobei die Rückseite der Rotorumspritzung, d.h. die im dem Betriebszustand des Aktuators dem Rotor zugewandte Seite, dargestellt ist, eine Längsschnittdarstellung der Rotorumspritzung entlang der in der Fig. 13 dargestellten Schnittlinie XIV-XIV, in die ein Blechpaket des Rotors eingeschoben ist, wobei der Längsschnitt in einer Ebene durchgeführt ist, in der die Rotordrehachse verlaufend ist, FIG. 6 shows the heat dissipation body part stator assembly shown in FIG. 5 in an assembled state. FIG. a longitudinal sectional view according to FIG. 1, wherein the actuator is shown in a slightly larger area and in particular the board of the control unit can be seen, a detailed view of marked in Fig. 7 area VIII, wherein the centering between a bearing carrier and the stator separation layer shown is an isometric view of a designed as a rotor encapsulation Umsprit- tion that is injected in an operating state of the actuator to one end of a rotor, and in which Rotorumspritzung the rotor magnet is inserted in a magnet receiving cap of Rotorumspritzung an isometric view of the already in Fig. 9 shown Rotorumspritzung, wherein in particular the inner peripheral surface of the magnet receiving cap can be seen particularly well, a side view of the Rotorumspritzung shown in Fig. 9, this side view representing the Rotorumspritzung in a plane which is parallel to the rotor axis of rotation is performed, a cross section through the rotor according to the invention in the injection line along the line shown in FIG. Xll-Xll, ie along a plane to which the axis of rotation of the rotor is oriented orthogonally in the operating state, performed in Fig. 12 particularly clearly the 9, wherein the rear side of the rotor encapsulation, ie the side facing the rotor in the operating state of the actuator, is shown, is a longitudinal section of the rotor encapsulation along that in FIG 13 is a sectional view of the rotor XIV-XIV, in which a laminated core of the rotor is inserted, wherein the longitudinal section is performed in a plane in which the rotor axis of rotation is running,
Fig. 15 eine Vorderansicht der in den Fig. 9 bis 14 dargestellten Rotorumspritzung, Fig. 16 eine isometrische Darstellung des im Längsschnitt schon in Fig. 14 dargestellten Rotorumspritzung und des Rotors, 15 is a front view of the rotor injection shown in FIGS. 9 to 14, FIG. 16 is an isometric view of the rotor encapsulation and the rotor already shown in longitudinal section in FIG. 14, FIG.
Fig. 17 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rotorumspritzung nach einer weitere Ausführungsform, wobei insbesondere eine Vorderseite der Rotorumspritzung, d.h. eine Seite, die im Betriebszustand vom Rotor abgewandt ist, dargestellt ist, 17 shows an isometric view of a rotor encapsulation according to the invention according to a further embodiment, wherein in particular a front side of the rotor encapsulation, i. a side which faces away from the rotor in the operating state is shown,
Fig. 18 eine Seitenansicht der in Fig. 17 dargestellten Rotorumspritzung, wobei diese Seitenansicht die Rotorumspritzung in einer Ebene darstellt, die parallel zur Rotordrehachse ausgerichtet ist, FIG. 18 shows a side view of the rotor encapsulation shown in FIG. 17, this side view illustrating the rotor encapsulation in a plane aligned parallel to the rotor axis of rotation, FIG.
Fig. 19 eine Querschnittdarstellung entlang der in Fig. 18 gekennzeichneten Schnittlinie FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the section line in FIG. 18. FIG
XIX-XIX, d.h. entlang einer Ebene, zu der die Drehachse des Rotors im Betriebszustand orthogonal ausgerichtet ist,  XIX-XIX, i. along a plane to which the axis of rotation of the rotor is oriented orthogonally in the operating state,
Fig. 20 eine Rückansicht der Rotorumspritzung nach den Fig. 17 bis 19, wobei die Rückseite der Rotorumspritzung, d.h. die im dem Betriebszustand des Aktuators dem Rotor zugewandte Seite, dargestellt ist, Fig. 20 is a rear view of the rotor encapsulation of Figs. 17-19, wherein the back side of the rotor encapsulation, i. which is shown in the operating state of the actuator facing the rotor side,
Fig. 21 eine Längsschnittdarstellung der Rotorumspritzung entlang der in Fig. 20 gekennzeichneten Schnittlinie XXI-XXI, 21 is a longitudinal sectional view of the rotor encapsulation along the section line XXI-XXI marked in FIG. 20, FIG.
Fig. 22 eine Vorderansicht der in den Fig. 17 bis 21 dargestellten Rotorumspritzung, 22 is a front view of the rotor injection shown in FIGS. 17 to 21,
Fig. 23 eine isometrische Längsschnittdarstellung der schon in Fig. 21 veranschaulichten FIG. 23 is an isometric longitudinal sectional view of that already illustrated in FIG. 21
Rotorumspritzung und des Rotors,  Rotor injection and the rotor,
Fig. 24 eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorumspritzung, wobei die Anbringung des Rotorlagemagneten an der Magnetaufnahmekappe mit einer formschlüssigen Verbindung erfolgt ist, 24 is a longitudinal sectional view of another embodiment of a rotor encapsulation according to the invention, wherein the attachment of the rotor magnet to the magnet receiving cap has been made with a positive connection,
Fig. 25 eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorumspritzung, wobei zwischen dem Rotorlagemagneten und der Rotorumspritzung ein Klebstoff zur adhäsiven Befestigung des Magneten vorgesehen ist, und Fig. 26 eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorumspritzung, wobei die Magnetaufnahmekappe in der Rotorumsprit- zung eingeklipst/eingesteckt ist. Fig. 25 is a longitudinal sectional view of another embodiment of a rotor encapsulation according to the invention, wherein between the rotor magnet and the Rotorumspritzung an adhesive for adhesive attachment of the magnet is provided, and 26 is a longitudinal sectional view of a further embodiment of a rotor encapsulation according to the invention, wherein the magnet receiving cap is clipped / plugged into the rotor extrusion.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuators 1 dargestellt. Dieser Aktuator 1 ist insbesondere für den Einsatz/Einbau in Kraftfahrzeugen, wie Pkws, Lkws, Bussen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen optimiert. Er kann bspw. als Aktuator 1 zur Betätigung einer Kupplung (d.h. als Kupplungsaktuator) oder als Aktuator 1 zur Betätigung eines Planetengetriebes (Planetengetriebeaktuators/PGA), insbesondere zur Betätigung eines Riemenscheibentriebes, ausgestaltet sein. Generell kann eine solche konstruktive Ausführung der Kombination E-Motor/ Steuereinheit an allen Aktorarten im KfZ- Motorraum genutzt werden, die eine Umwandlung von rotatorischer in translatorischer Bewegung, oder eine rotatorische Bewegung nutzen. Durch die hochintegrierte Steuereinheit ergeben sich enorme Vorteile bzgl. Funktionssicherheit und Kompaktheit der Lösung. In Fig. 1, an embodiment of an actuator 1 according to the invention is shown. This actuator 1 is particularly optimized for use in motor vehicles, such as cars, trucks, buses or agricultural vehicles. It may, for example, be designed as an actuator 1 for actuating a clutch (i.e., as a clutch actuator) or as an actuator 1 for actuating a planetary gear (planetary gear actuator / PGA), in particular for actuating a belt pulley drive. In general, such a structural design of the combination electric motor / control unit can be used on all types of actuators in the motor vehicle engine compartment, which use a conversion of rotational in translational motion, or a rotational movement. The highly integrated control unit offers enormous advantages in terms of functional reliability and compactness of the solution.
Der Aktuator 1 ist im Wesentlichen in seinem Zusammenbau wie der in der WO 201 1/127888 dargestellte Hydrostataktor aufgebaut und ausgeführt, wobei er sich im Wesentlichen hinsichtlich der nachfolgend näher beschriebenen Antriebseinrichtung 3 und dessen räumlicher An- bindung/T rennung gegenüber der elektronischen Steuereinrichtung/Steuereinheit 6 unterscheidet. Der Aktuator der WO 201 1/127888 gilt als hierin integriert. Der Aktuator 1 weist, wie auch die WO 201 1/127888, ein Gehäuse 2 auf, welches vorzugsweise mehrteilig ausgestaltet ist. Von dem Gehäuse 2 umschlossen und in dem Gehäuse 2 aufgenommen ist eine elektromagnetische Antriebseinrichtung 3, die als Elektromotor 3 ausgeführt ist und daher auch nachfolgend alternativ als Elektromotor 3 bezeichnet ist. Die Antriebseinrichtung 3 / der Elektromotor 3 weist einen Stator 4 mit mehreren feststehenden magnetisierbaren Elementen sowie einen Rotor 5 auf, der relativ zu dem Stator 4 verdrehbar gelagert ist. Der Rotor 5 ist weiterhin über einem als Wandlereinheit ausgeführten Spindelantrieb, der hier nicht weiter dargestellt ist, mit einem in axialer Richtung bewegbarem Auslöseelement 42 verbunden. Bei einer Verdrehung des Rotors 5 um seine Rotationsachse wirkt der Spindelantrieb als Wandlereinheit und die Drehbewegung/Rotation des Rotors 5 wird in eine axiale Bewegung / translatorische Bewegung des Auslöseelements 42 umgewandelt. Das Auslöseelement 42 ist in der in Fig. 1 als eine Mutter ausgestaltet. Der Rotor 5 wiederum kann unmittelbar ein integraler Bestandteil einer rotierenden Stange 38 des Spindelantriebes sein oder alternativ dazu, wie nachfolgend näher erläutert, als separates Bauteil ausgeführt sein und bspw. mittels eines Blechpaketes mit der Spindelstange 38 verbunden/auf diese aufgeschoben sein. In jedem Fall treibt der Rotor 5 die Spindelstange 38 des Spindelantriebes drehend an. Diese Spindelstange 38, die in ihrem dem Rotor 5 abgewandten Endbereich (hier nicht dargestellt) ein spindelartiges Außengewinde aufweist, greift mit diesem Außengewinde in ein Innengewinde der Mutter/ des Auslöseelementes 42 ein, sodass dieses bei Drehung der Spindelstange 38 in axialer Richtung, d.h. translatorisch bewegt/verschoben wird. Diese translatorische Bewegung führt zu einer Schaltbewegung des Aktuators 1. Alternativ zu einer Mutter, kann das Auslöseelement 42 auch als ein Zahnrad eines Getriebes, etwa eines Planeten- radgetriebes, ausgestaltet sein. Bspw. könnte das Auslöseelement 42 ein Planetenrad aufweisen, das mit dem Außengewinde der Spindelstange 38 kämmt und bei Verdrehung der Stange 38 durch den Rotor 5 ein Hohlrad antreibt, welches Hohlrad wiederum einen Kolben in axialer Richtung verschiebt, welcher Kolben mit einer Druckkammer zusammenwirkt und somit ebenfalls eine Schaltbewegung des Aktuators 1 bewirkt. The actuator 1 is constructed and constructed essentially in its assembly, such as the hydrostatic actuator shown in WO 201 1/127888, wherein it essentially relates to the drive device 3 described in more detail below and its spatial connection / disconnection to the electronic control device. Control unit 6 different. The actuator of WO 201 1/127888 is considered integrated herein. The actuator 1 has, as well as the WO 201 1/127888, a housing 2, which is preferably designed in several parts. Enclosed by the housing 2 and accommodated in the housing 2 is an electromagnetic drive device 3, which is designed as an electric motor 3 and therefore also referred to below as an alternative electric motor 3. The drive device 3 / the electric motor 3 has a stator 4 with a plurality of fixed magnetizable elements and a rotor 5 which is rotatably mounted relative to the stator 4. The rotor 5 is further connected via a designed as a converter unit spindle drive, which is not shown here, with a movable in the axial direction of the trigger element 42. Upon rotation of the rotor 5 about its axis of rotation of the spindle drive acts as a converter unit and the rotational movement / rotation of the rotor 5 is converted into an axial movement / translational movement of the trigger element 42. The triggering element 42 is designed in the in Fig. 1 as a mother. The rotor 5 in turn may be directly an integral part of a rotating rod 38 of the spindle drive or alternatively, as explained in more detail below, be designed as a separate component and, for example, be connected by means of a laminated core with the spindle rod 38 / pushed onto this. In any case, the rotor 5 rotatably drives the spindle rod 38 of the spindle drive. This spindle rod 38, which in its end remote from the rotor 5 (not shown here) has a spindle-like external thread engages with this external thread in an internal thread of the nut / the trigger element 42, so that this upon rotation of the spindle rod 38 in the axial direction, ie translationally is moved / moved. This translatory movement leads to a switching movement of the actuator 1. As an alternative to a nut, the triggering element 42 can also be designed as a gear of a transmission, for example a planetary gear. For example. could the trigger member 42 has a planet gear, which meshes with the external thread of the spindle rod 38 and 38 drives a ring gear upon rotation of the rod by the rotor 5, which ring gear in turn displaces a piston in the axial direction, which cooperates piston with a pressure chamber and thus also a Switching movement of the actuator 1 causes.
Im Betriebszustand des Aktuators 1 , d.h. in einem fertig zusammengebauten und montierten Zustand des Aktuators 1 ist der Elektromotor 3 mittels einer elektronischen Steuereinheit 6 mit einer Stromquelle verbunden. Die Steuereinheit 6 umfasst zumindest eine Platine 7, die mit dem Elektromotor 3 elektrisch leitend verbunden ist, so dass der Elektromotor 3 komplett steuerbar durch die Elektronikeinheit ist. Die Platine 7 ist besonders anschaulich in Fig. 2 dargestellt. Die Steuereinheit 6 ist, wie besonders gut in Fig. 7 zu erkennen ist, in axialer Richtung benachbart zum Rotor 5 und dem Stator 4 / dem Elektromotor 3 angeordnet. In the operating state of the actuator 1, i. In a ready assembled and assembled state of the actuator 1, the electric motor 3 is connected by means of an electronic control unit 6 to a power source. The control unit 6 comprises at least one circuit board 7, which is electrically conductively connected to the electric motor 3, so that the electric motor 3 is completely controllable by the electronic unit. The board 7 is shown particularly clearly in Fig. 2. The control unit 6 is, as can be seen particularly well in FIG. 7, arranged in the axial direction adjacent to the rotor 5 and the stator 4 / the electric motor 3.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist nun erfindungsgemäß an dem Stator 4 eine Umsprit- zung 8 angebracht, welche Umspritzung 8 als eine separate Materialschicht, nachfolgend als Statortrennschicht 9 bezeichnet, ausgestaltet ist. Die Statortrennschicht 9 ist im ausgehärteten Zustand im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet und hat demnach einen ringförmigen Sei- tenwandbereich 10, der den Stator 4 radial von außen umschließt und eng an diesem anliegt. An einem Ende dieses Seitenwandbereiches 10 schließt ein Bodenbereich 1 1 an. Dieser Bodenbereich 1 1 erstreckt sich in radialer Richtung durchgängig nach innen (bis zur Mitte des Elektromotors 3 hin) und stellt somit eine Art durchgängigen Boden dar, der abgedichtet ist. Der Bodenbereich 1 1 schließt an dem Ende des Seitenwandbereiches 10, das der Steuereinheit 6 zugewandt ist, an, so dass der Bodenbereich 1 1 axial zwischen dem Elektromotor 3 und der Steuereinheit 6 / der Platine 7, angeordnet ist. Der Elektromotor 3 liegt weiterhin über die Statortrennschicht 9 so an dem Gehäuse 2 und/oder an einem gehäusefesten Bauteil an, dass er durch die Statortrennschicht 9 zur Steuereinheit 6 hin, d.h. dem Gehäuseraum, in der die Steuereinheit 6 und deren Platine 7 aufgenommen ist, abgedichtet ist. Zur elektrischen Kopplung des Stators 4 mit der Steuereinheit 6 ist in dem Bodenbereich 1 1 vorzugsweise ein elektrisch leitender Kontaktdraht und/ oder Stanzgitterpin durchgeführt, der von der Statortrennschicht 9 ebenfalls dichtend umgeben ist, so dass lediglich elektrische Energie In the embodiment according to FIG. 1, according to the invention, an encapsulation 8 is provided on the stator 4, which encapsulation 8 is designed as a separate material layer, referred to below as a stator separation layer 9. The stator separation layer 9 is configured substantially cup-shaped in the cured state and accordingly has an annular side wall region 10, which surrounds the stator 4 radially from the outside and fits tightly against it. At one end of this side wall portion 10 includes a bottom portion 1 1 at. This bottom portion 1 1 extends in the radial direction continuously inward (to the middle of the electric motor 3 back) and thus represents a kind of continuous floor, which is sealed. The bottom portion 1 1 adjoins the end of the side wall portion 10 facing the control unit 6, so that the bottom portion 11 is disposed axially between the electric motor 3 and the control unit 6 / the board 7. The electric motor 3 is still on the Stator separation layer 9 on the housing 2 and / or on a housing-fixed component, that it is sealed by the stator separation layer 9 to the control unit 6, ie the housing space in which the control unit 6 and the board 7 is received. For electrical coupling of the stator 4 to the control unit 6, an electrically conductive contact wire and / or punched grid pin is preferably carried out in the bottom region 1 1, which is also surrounded by the stator separation layer 9 sealing, so that only electrical energy
(Strom/Spannung) zwischen der Steuereinheit 6 und dem Elektromotor 3 hin und her fließen kann. (Current / voltage) between the control unit 6 and the electric motor 3 can flow back and forth.
Im Weiteren weist die Umspritzung 8 an ihrer der Steuereinheit 6 zugewandten Seite mehrere, sich in axialer Richtung erstreckende, erste Positionierstifte 12 auf. Diese ersten Positionierstifte 12 sind entlang des Umfangs des Stators 4 auf dem Bodenbereich 1 1 verteilt angeordnet. Jeder dieser ersten Positionierstifte 12 erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung (im Betriebszustand zur Steuereinheit 6 hin) und ist im Wesentlichen parallel zu den benachbarten ersten Positionierstiften 12 verlaufend ausgestaltet. Jeder der ersten Positionierstifte 12 ist in einem Loch 13, das als Bohrung / Durchgangsbohrung ausgestaltet ist, der Platine 7 einsteckbar, so dass die Platine 7 in radialer Richtung und in axialer Richtung durch gleichzeitige Anlage der Platinenstirnseite an Anschlägen 14 der ersten Positionierstifte 12 gesichert ist. Die ersten Positionierstifte 12 weisen jeweils einen stabförmigen Vorsprung / Stabbereiche 15 auf, der sich von dem Anschlag 14 in axialer Richtung zur Platine hin erstreckt und in einem Loch 13 der Platine 7 eingeschoben ist. Die Stabbereiche 15 weisen weiterhin wiederum einen entlang des Umfangs verlaufenden Vorsprung, etwa einen Ringvorsprung, auf. Dieser Ringvorsprung ist nach seinem Durchschieben durch das Loch 13 der Platine 7 hinter der Platine 7 verrastet und fixiert die Platine 7 über eine formschlüssige Verbindung. Diese formschlüssige Verbindung kann alternativ zu dem einen entlang des Umfangs verlaufenden Vorsprung auch etwas anders ausgeführt sein. Bspw. könnten mehrere entlang des Umfangs verlaufende Vorsprünge/ Ringvorsprünge axial benachbart an dem Stabbereich 15 angeordnet sein, bspw. unter Ausbildung einer Art Tannenbaumstruktur. Zusätzlich zu der formschlüssigen Anbindung oder alternativ dazu kann der Stabbereich 15 auch über seine Länge hinweg im Wesentlichen einen konstanten Durchmesser aufweisen, wobei dann die Platine 7 an dem Anschlag 14 und/oder dem Stabbereich 15 angeklebt ist. Die Platine 7 weist drei Löcher 13 auf, in die drei erste Positionierstifte 12 eingeschoben sind. In addition, the encapsulation 8 has on its side facing the control unit 6 a plurality of first positioning pins 12 extending in the axial direction. These first positioning pins 12 are distributed along the circumference of the stator 4 on the bottom portion 1 1. Each of these first positioning pins 12 extends substantially in the axial direction (toward the control unit 6 in the operating state) and is designed to extend substantially parallel to the adjacent first positioning pins 12. Each of the first positioning pins 12 is in a hole 13, which is designed as a bore / through hole, the board 7 can be inserted, so that the board 7 is secured in the radial direction and in the axial direction by simultaneous abutment of the board face to stops 14 of the first positioning pins 12 , The first positioning pins 12 each have a rod-shaped projection / rod portions 15, which extends from the stop 14 in the axial direction to the board and is inserted into a hole 13 of the board 7. The rod regions 15 furthermore have a projection extending along the circumference, for example an annular projection. This annular projection is latched after its passage through the hole 13 of the board 7 behind the board 7 and fixes the board 7 via a positive connection. This positive connection may alternatively be performed somewhat differently to the one extending along the circumference projection. For example. For example, a plurality of circumferentially extending projections / annular projections could be disposed axially adjacent to the rod portion 15, for example, to form a kind of Christmas tree structure. In addition to the positive connection or, alternatively, the rod region 15 can also have a substantially constant diameter over its length, in which case the circuit board 7 is glued to the stop 14 and / or the rod region 15. The board 7 has three holes 13, in the three first positioning pins 12 are inserted.
Von der dem Elektromotor 3 abgewandten Seite, wie sie besonders gut in den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, wird auf der Platine 7 und/oder auf dem Stator 4 ein Gehäusedeckel 16 fixiert. Auch dieser Gehäusedeckel 16 weist vorzugsweise ebenfalls sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Positionierstifte 17, nachfolgend als dritte Positionierstifte 17 bezeichnet, auf. Auch diese dritten Positionierstifte 17 können jeweils in Löcher 13 der Platine 7 einrasten und/oder eingesteckt werden und dort in axialer Richtung und radialer Richtung (stoff-, kraft- oder formschlüssig) festgehalten werden, so dass eine relative Sicherung des Gehäusedeckels 16 relativ zur Steuereinheit 6 / der Platine 7 erfolgt. Auch weist der Gehäusedeckel 16 vorzugsweise Stiftaufnahmen 19 auf, die zumindest manche der durch die Platine 7 ragenden Enden der Stabbereiche 15 der ersten Positionierstifte 12 aufnehmen und festhalten. From the side facing away from the electric motor 3, as can be seen particularly well in FIGS. 3 and 4, a housing cover 16 is fixed on the circuit board 7 and / or on the stator 4. Also, this housing cover 16 preferably also has substantially in axial Direction extending positioning pins 17, hereinafter referred to as third positioning pins 17, on. These third positioning pins 17 can also engage in holes 13 of the board 7 and / or be inserted and there in the axial direction and radial direction (material, non-positive or positive) are held, so that a relative assurance of the housing cover 16 relative to the control unit 6 / the board 7 is done. The housing cover 16 also preferably has pin receptacles 19, which receive and hold at least some of the ends of the rod regions 15 of the first positioning pins 12 projecting through the circuit board 7.
Wie weiterhin in den Fig. 5 und 6 besonders gut zu erkennen ist, ist zwischen der Statortrennschicht 9 und der Platine 7 ein Wärmeableitteil 18 angeordnet. Dieses üblicherweise aus Aluminium hergestellte Wärmeableitteil 18 weist integrierte, radial nach innen verlaufende Vorsprünge auf, die als Laschen 39 ausgebildet sind und durch die mehrere Bohrungen 20 eingebracht sind. Zum einen dienen diese Bohrungen 20 als Durchsteckbohrungen für Schrauben 21. An einer dem Stator 4 abgewandten Seite jeder dieser Durchsteckbohrungen liegt ein Schraubenkopf einer Schraube 21 an der Lasche 39 auf. Die Schrauben 21 sind wiederum in Gewindebohrungen 22 in der Statortrennschicht 9 bzw. in dem Stator 4, oder vorzugsweise in den Laschen einer metallischen Fallshülse des Stators 4 eingeschraubt. Dadurch wird eine bessere Festigkeit der Schraubenverbindung gegenüber Vibrationsbelastungen erreicht. Zum anderen dienen die Bohrungen 20 zur Aufnahme weiterer Positionierstifte 23, die ebenfalls an der Statortrennschicht 9 mit angespritzt sind. Diese Positionierstifte 23 sind nachfolgend als zweite Positionierstifte 23 bezeichnet. Diese zweiten Positionierstifte 23 verlaufen im Wesentlichen in axialer Richtung und umfassen vorzugsweise eine Einrastvorrichtung, in Form eines entlang des Umfangs verlaufenden Vorsprunges, etwa einem Ringvorsprung, der zumindest im Betriebszustand in die jeweilige Bohrung 20 eingerastet ist. Dadurch ist ebenfalls eine formschlüssige Halterung des Wärmeableitteils 18 gegenüber der Umspritzung 8 und somit dem Stator 4 möglich. As further particularly evident in FIGS. 5 and 6, a heat dissipating part 18 is arranged between the stator separation layer 9 and the circuit board 7. This heat dissipating part 18, which is usually made of aluminum, has integrated, radially inwardly extending projections, which are designed as tabs 39 and through which a plurality of bores 20 are made. On the one hand, these holes 20 serve as through-holes for screws 21. On a side facing away from the stator 4 each of these through-holes is a screw head of a screw 21 on the tab 39. The screws 21 are in turn screwed into threaded bores 22 in the stator separation layer 9 or in the stator 4, or preferably in the tabs of a metallic case of the stator 4. As a result, a better strength of the screw connection against vibration loads is achieved. On the other hand, the bores 20 are used to accommodate further positioning pins 23, which are also molded onto the stator separating layer 9. These positioning pins 23 are hereinafter referred to as second positioning pins 23. These second positioning pins 23 extend substantially in the axial direction and preferably comprise a latching device, in the form of a projection extending along the circumference, for example an annular projection which is locked into the respective bore 20 at least in the operating state. As a result, a positive retention of the heat dissipation portion 18 with respect to the encapsulation 8 and thus the stator 4 is likewise possible.
In den Fig. 7 und 8 ist nochmals anschaulicher die Zentrierung zwischen der Statortrennschicht 9 / der Umspritzung 8 und dem Rotor 5 dargestellt. Wie hierin gut zu erkennen ist, ist der Rotor 5 mittels eines Wälzlagers 24 relativ zum Stator 4 verdrehbar gelagert. Zur optimalen Zentrierung des Stators 4 gegenüber dem Rotor 5 ist auf einen Außenring des Wälzlagers 24 ein Lagerträger 25 aufgepresst, welcher Lagerträger 25 gehäusefest (als gehäusefestes Bauteil) gehalten ist. Wiederum auf dem Lagerträger 25, nämlich auf einem in axialer Richtung verlaufenden Ringbereich 26 des Lagerträgers 25 ist der Seitenwandbereich 10 der Statortrennschicht 9 aufgeschoben. Dabei liegt der Seitenwandbereich 10 mit einer radialen Innenseite an einer radialen Außenseite des Ringbereichs 26 des Lagerträgers 25 auf. Diese beiden Umfangsflächen sind dabei toleranzmäßig derart abgestimmt, dass die Statortrennschicht 9 mit dem Lagerträger 25 zumindest in manchen Bereichen entlang des Umfangs eine Presspassung ausführt. Somit ist die Statortrennschicht 9 auf dem Lagerträger 25 aufgep- resst. In FIGS. 7 and 8, the centering between the stator separating layer 9 / the encapsulation 8 and the rotor 5 is once again shown more clearly. As can be clearly seen herein, the rotor 5 is mounted rotatably relative to the stator 4 by means of a roller bearing 24. For optimal centering of the stator 4 relative to the rotor 5, a bearing carrier 25 is pressed onto an outer ring of the rolling bearing 24, which bearing carrier 25 is held fixed to the housing (as a component fixed to the housing). Again on the bearing bracket 25, namely on an axially extending annular portion 26 of the bearing support 25 of the side wall portion 10 of the stator separation layer 9 is pushed. In this case, the side wall region 10 rests with a radial inner side on a radial outer side of the annular region 26 of the bearing carrier 25. These Both circumferential surfaces are tolerance matched such that the stator separator layer 9 performs with the bearing support 25 at least in some areas along the circumference of an interference fit. Thus, the stator separation layer 9 is supported on the bearing carrier 25.
Neben der (ersten) Umspritzung 8, die als Statortrennschicht 9 ausgestaltet ist, kann auch der Rotor 5 mit einer Umspritzung 28, einer zweiten Umspritzung 28 ausgeführt sein. Die erste Umspritzung 8 und die zweite Umspritzung 28 können dabei integral miteinander zu einer Umspritzung verbunden sein. Die erste und zweite Umspritzung 8, 28 können jedoch auch, wie es in den Fig. 1 bis 26 vorzugsweise vorgesehen ist, zweiteilig ausgestaltet sein, nämlich in Form der ersten und der zweiten Umspritzung 8 und 28. Die zweite Umspritzung 28 ist als Rotorumspritzung 29 ausgeführt und auf einem stirnseitigen Ende des Rotors 5 aufgespritzt. Diese Rotorumspritzung 29 dient weiterhin zur Aufnahme eines Rotorlagemagneten / Lagemagneten 30. Dieser Lagemagnete 30, wie es auch besonders gut in Fig. 1 zu erkennen ist, ist zentrisch zu einem Sensor 31 angeordnet, welcher Sensor 31 wiederum unmittelbar auf der Platine 7 befestigt ist, nämlich auf einer Stirnseite der Platine 7, die dem Elektromotor 3 im Betriebszustand zugewandt ist. Zwischen Sensor 31 und Lagemagnet 30 ist wiederum der Bodenbereich 1 1 der ersten Umspritzung 8 verlaufend. Der Sensor 31 ist als Drehlagesensor ausgestaltet und detektiert auf übliche Weise mittels des drehfest über die Rotorumspritzung 29 mit dem Rotor 5 verbundenen Lagemagneten 30 die Drehlage des Rotors 5. Die verschiedenen Ausgestaltungen der Rotorumspritzung 29 sind in Verbindung mit den Fig. 9 bis 26 veranschaulicht. Die Rotorumspritzung 29 ist stets im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet und mit einem ringförmigen Seitenwandbereich 32 um den Rotor 5 herum verlaufend angeordnet. An den Seitenwandbereich 32 schließt an einem axialen Ende, das im Betriebszustand der Steuereinheit 6 zugewandt ist, ein Bodenbereich 33 an. Der Bodenbereich 33 verläuft im Wesentlichen in radialer Richtung nach innen und ist in einem radialen Mittenbereich, d.h. einem Bereich, der in radialer Richtung weiter innen liegt als der Seitenwandbereich 32, mit einer einen Magnethaltering 34 umfassende Magnetaufnahmekappe 27 verbunden. Der Magnethaltering 34 erstreckt sich wiederum im Wesentlichen in axialer Richtung. In den Magnethaltering 34 ist dann der Lagemagnet 30 drehfest gehalten. In addition to the (first) encapsulation 8, which is configured as a stator separation layer 9, the rotor 5 can also be designed with an encapsulation 28, a second encapsulation 28. The first encapsulation 8 and the second encapsulation 28 may be integrally connected with one another to form an encapsulation. However, the first and second encapsulation 8, 28 may also, as is preferably provided in FIGS. 1 to 26, be designed in two parts, namely in the form of the first and the second encapsulation 8 and 28. The second encapsulation 28 is designed as a rotor encapsulation 29 executed and sprayed on a front end of the rotor 5. This rotor sleeve 29 further serves to receive a rotor magnet / position magnet 30th This position magnets 30, as can be seen particularly well in Fig. 1, is arranged centrally to a sensor 31, which sensor 31 is in turn mounted directly on the board 7, namely on a front side of the board 7, which faces the electric motor 3 in the operating state. Between the sensor 31 and position magnet 30, in turn, the bottom portion 1 1 of the first encapsulation 8 is running. The sensor 31 is configured as a rotational position sensor and detects the rotational position of the rotor 5 in the usual way by means of the rotationally fixed via the rotor extrusion 29 to the rotor 5 associated with the rotor 5. The various embodiments of the rotor extrusion 29 are illustrated in connection with FIGS. 9 to 26. The Rotorumspritzung 29 is always configured substantially pot-shaped and arranged with an annular side wall portion 32 extending around the rotor 5 around. At the side wall portion 32 includes at an axial end, which faces in the operating state of the control unit 6, a bottom portion 33 at. The bottom portion 33 is substantially inwardly in the radial direction and is in a radial center region, i. a portion located radially inward of the side wall portion 32 is connected to a magnetic retaining cap 27 including a magnet retaining ring 34. The magnetic retaining ring 34 in turn extends substantially in the axial direction. In the Magnethaltering 34 then the position magnet 30 is held against rotation.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Rotorumspritzung 29, die in den Fig. 9 bis 16 dargestellt ist, weist zu dem Zwecke der Lagemagnetfixierung die Innenumfangsfläche 35 mehrere entlang des Umfangs verteilte nach innen ragende Vorsprünge/Haltevorsprünge 36 auf. Der Innendurchmesser dieser Haltevorsprünge 36 ist dabei derart auf den Außendurchmesser des ringförmigen Lagemagneten 30 abgestimmt, dass der Lagemagnet 30 mit dem Magnethaltering 34 eine Presspassung eingeht. Der Lagemagnet 30 ist somit in den Magnethaltering 34 der Rotorumspritzung 29 eingepresst. Mit seiner Innenumfangsflache 35 hält der Magnethaltering 34 den Lagemagneten 30 drehfest fest. Der Magnethaltering 34 ist zudem integral mit dem Bodenbereich 33 verbunden. According to a first embodiment of the rotor extrusion 29 illustrated in FIGS. 9 to 16, for the purpose of the positional magnetic fixing, the inner circumferential surface 35 has a plurality of circumferentially distributed inwardly projecting projections / retaining projections 36. The inner diameter of these holding projections 36 is matched to the outer diameter of the annular position magnet 30 such that the position magnet 30 with the Magnet retaining ring 34 enters a press fit. The position magnet 30 is thus pressed into the magnet retaining ring 34 of the rotor extrusion 29. With its inner peripheral surface 35, the magnet retaining ring 34 holds the position magnet 30 rotationally fixed. The magnet retaining ring 34 is also integrally connected to the bottom portion 33.
Wie weiterhin in Fig. 12 zu erkennen ist, sind in dem Seitenwandbereich 32 mehrere As further shown in FIG. 12, a plurality of side wall portions 32 are provided
Rotorantriebsmagnete umspritzt eingebettet und somit entlang des Umfangs fixiert, wobei sich die Polarität der zueinander benachbarten Magnete entlang des Umfangs jeweils unterscheidet. Embedded rotor drive magnets embedded and thus fixed along the circumference, wherein the polarity of the adjacent magnets along the circumference in each case differs.
Wie weiterhin in Fig. 14 zu erkennen ist, ist der Rotor 5 nach dieser Ausführungsform an seinem stirnseitigen Ende, das in die Rotorumspritzung 29 ragt, als Blechpaket 37 ausgestaltet. Das Blechpaket 37 weist mehrere aneinander anliegende Scheiben auf und ist in der Rotorumspritzung 29 gehalten. Das Blechpaket 37 und die Rotorumspritzung 29 sowie die Rotorantriebsmagnete bilden daher den Rotor 5 aus. Die Stange 38 des Spindelantriebes ist in dem Betriebszustand, wie es bspw. in Fig. 1 zu erkennen ist, in das Blechpaket 37 eingeschoben und in diesem drehfest gehalten. Diese Ausgestaltung ist auch besonders gut in Fig.As can furthermore be seen in FIG. 14, the rotor 5 according to this embodiment is designed as a laminated core 37 at its front end which projects into the rotor extrusion 29. The laminated core 37 has a plurality of adjacent discs and is held in the rotor extrusion 29. The laminated core 37 and the rotor extrusion 29 and the rotor drive magnets therefore form the rotor 5. The rod 38 of the spindle drive is in the operating condition, as it can be seen, for example, in Fig. 1, inserted into the laminated core 37 and held in rotation therewith. This embodiment is also particularly good in FIG.
16 zu erkennen. 16 to recognize.
Alternativ zu der Ausgestaltung nur als Blechpaket 37, ist es auch möglich, wie es in den Fig.As an alternative to the configuration only as a laminated core 37, it is also possible, as shown in FIGS.
17 bis 23 ausgeführt ist, die Rotorumspritzung 29 anstatt nur auf ein Blechpaket 37 auch radial von außen auf einem Rotortopf 40 mit einem darauf eingepressten Blechpaket aufzuspritzen, welcher Kombination von Rotortopf 40 und Blechpaket dann im Betriebszustand ebenfalls drehfest mit der Spindelstange 38 verbunden ist, z.B. durch einen Pressverband und/ oder eine Schweißverbindung. Diese alternative Ausführung bietet den Vorteil, dass dadurch ein Bauraum für die Lagerung im inneren Bereich des Rotors 5 frei geschaffen wird. 17 to 23 is executed, the rotor overmold 29 instead of only on a laminated core 37 and radially on the outside of a rotor pot 40 with a pressed-sheet package aufzuspritzen which combination of rotor pot 40 and laminated core then also in the operating state rotatably connected to the spindle rod 38, e.g. by a press fit and / or a welded joint. This alternative embodiment has the advantage that a space for storage in the inner region of the rotor 5 is thereby created free.
Weiterhin, ist es alternativ oder zusätzlich zu der in den Fig. 9 bis 23 verwirklichten Furthermore, it is alternatively or in addition to that realized in FIGS. 9 to 23
Presspassung zwischen dem Lagemagneten 30 und Magnethaltering 34 auch möglich, den Lagemagneten 30 im Magnethaltering 34 anders drehfest anzubringen. Bspw. mittels einer Klips-/Schnappverbindung, über ein Einrasten von an der Innenumfangsfläche 35 oder an der Außenumfangsfläche des Lagemagneten 30 angeordneten Vorsprüngen in Nuten/Ringnuten der Außenumfangsfläche des Lagemagneten 30 oder der Innenumfangsfläche 35 des Magnethalterings 34, wie es in Fig. 24 dargestellt ist. Im Weiteren, wie es in Fig. 25 dargestellt ist, ist es auch möglich, den Lagemagneten 30 zusätzlich oder alternativ mittels einer Klebverbindung an dem Magnethaltering 34 zu fixieren. lm Weiteren ist es auch möglich, statt die Magnetaufnahmekappe 27 (wie in den Fig. 1 bis 25 beschrieben) integral mit den Bodenbereich 33 auszugestalten, als einen vom Bodenbereich 33 separaten Ring auszuführen, wie es in Fig. 26 gezeigt ist. Dieser separate Ring ist dann mit einer Clipsverbindung, wie einem oder mehreren, ringförmigen Vorsprüngen, versehen, welcher Vorsprung in einen Hinterschnitt einrastet und die Magnetaufnahmekappe 27 dann über diese Clipshalterung in der Rotorumspritzung 29 verdrehfest festhält. In die Magnetaufnahmekappe 27 ist dann wiederum der Lagemagnet 30 eingesetzt. Auch ist es weiterhin möglich, einen Berstschutz 41 radial um die Rotorumspritzung 29 herum anzuordnen, um die Umspritzung vor Zerberstung zu schützen. Press fit between the position magnet 30 and magnet retaining ring 34 also possible to attach the position magnet 30 in the magnet retaining ring 34 different rotation. For example. by means of a clip / snap connection, via a locking of arranged on the inner peripheral surface 35 or on the outer peripheral surface of the bearing magnet 30 projections in grooves / annular grooves of the outer peripheral surface of the bearing magnet 30 or the inner peripheral surface 35 of the Magnethalterings 34, as shown in Fig. 24. Furthermore, as shown in FIG. 25, it is also possible to additionally or alternatively fix the position magnet 30 to the magnet retaining ring 34 by means of an adhesive bond. Further, instead of embodying the magnet receiving cap 27 (as described in FIGS. 1 to 25) integrally with the bottom portion 33, it is also possible to perform as a ring separate from the bottom portion 33, as shown in FIG. This separate ring is then provided with a clip connection, such as one or more, annular projections, which projection engages in an undercut and the magnet receiving cap 27 then holds on this clip holder in the Rotorumspritzung 29 rotationally. In turn, the position magnet 30 is then inserted into the magnet receiving cap 27. It is also possible to arrange a bursting protection 41 radially around the rotor extrusion 29 in order to protect the encapsulation from erosion.
Die Rotorumspritzung 29 und/oder die Statortrennschicht 9 sind aus einem elektrisch isolierenden Material, wie einem Kunststoff, hergestellt und mittels eines Kunststoffgießverfahrens, wie einem Spritzgießverfahren, auf der Antriebseinrichtung 3 aufgebracht. The rotor extrusion 29 and / or the stator separation layer 9 are made of an electrically insulating material, such as a plastic, and applied to the drive device 3 by means of a plastic casting process, such as an injection molding process.
Bezugszeichenliste Aktuator List of Symbols Actuator
Gehäuse casing
Antriebseinrichtung / Elektromotor Drive device / electric motor
Stator stator
Rotor rotor
Steuereinheit control unit
Platine circuit board
Umspritzung / erste Umspritzung Encapsulation / first encapsulation
Statortrennschicht Statortrennschicht
Seitenwandbereich Sidewall region
Bodenbereich floor area
erster Positionierstift first positioning pin
Loch hole
Anschlag attack
Stabbereich bar area
Gehäusedeckel housing cover
dritter Positionierstift third positioning pin
Wärmeableitteil / Wärmeableitgehäuseteil Stiftaufnahme Heat-dissipating part / heat-dissipating housing part Pin holder
Bohrung Schraube drilling screw
Gewindebohrung threaded hole
zweiter Positionierstift second positioning pin
Wälzlager roller bearing
Lagerträger bearing bracket
Ringbereich ring area
Magnetaufnahmekappe Magnetic receiving cap
Umspritzung / zweite Umspritzung Rotorumspritzung Coating / second encapsulation Rotor overmolding
Lagemagnet position solenoid
Sensor sensor
Seitenwandbereich Sidewall region
Bodenbereich floor area
Magnethaltering Magnetic retaining ring
Innenumfangsfläche Inner circumferential surface
Haltevorsprung retaining projection
Blechpaket laminated core
Stange pole
Lasche flap
Rotortopf rotor pot
Berstschutz Łuslöseelement Burst protection Łuslöseelement

Claims

Patentansprüche claims
1 . Aktuator (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), mit einer einen Stator (4) und einen relativ zu diesem Stator (4) verdrehbaren Rotor (5) aufweisenden, elektromagnetischen Antriebseinrichtung (3), wobei der Rotor (5) über eine Wandlereinheit mit einem Auslöseelement (42) verbunden ist, wobei die Wandlereinheit die Rotationsbewegung des Rotors (5) in eine translatorische Bewegung des Auslöseelementes (42) wandelt, und mit einer mit der Antriebseinrichtung (3) elektrisch verbundenen, die Antriebseinrichtung (3) steuernden, elektronischen Steuereinheit (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (3) zumindest an der der Steuereinheit (6) zugewandten Seite eine aus einem elektrisch isolierendem Material bestehende Ums- pritzung (8, 28) aufweist. 1 . Actuator (1) for a motor vehicle, comprising a housing (2), an electromagnetic drive device (3) having a stator (4) and a rotor (5) rotatable relative to this stator (4), wherein the rotor (5) is connected via a transducer unit to a triggering element (42), wherein the transducer unit converts the rotational movement of the rotor (5) into a translatory movement of the triggering element (42), and to a driving device (3) electrically connected to the drive device (3) controlling, electronic control unit (6), characterized in that the drive device (3) at least on the control unit (6) facing side of a consisting of an electrically insulating material Ums- pritzung (8, 28).
2. Aktuator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung (8, 28) an dem Stator (4) und/oder dem Rotor (5) stoff-, kraft- oder formschlüssig angebunden ist. 2. Actuator (1) according to claim 1, characterized in that the encapsulation (8, 28) on the stator (4) and / or the rotor (5) is material, force or positively connected.
3. Aktuator (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der3. Actuator (1) according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the
Stator (4) an seiner der Steuereinheit zugewandten Seite mit einer die Umspritzung (8) zumindest teilweise ausbildenden Statortrennschicht (9) umspritzt ist, wobei die Statortrennschicht (9) vorzugsweise topfförmig ausgestaltet ist und ein durchgängiger Bodenbereich (1 1 ) der Statortrennschicht (9) in axialer Richtung zwischen der Steuereinheit (6) und der der Steuereinheit (6) zugewandten Seite des Stators (4) angeordnet ist und ein an den Bodenbereich (1 1 ) anschließender Seitenwandbereich (10) der Statortrennschicht (9) den Stator (4) an einer radialen Außenumfangsseite umgibt. Stator (4) is encapsulated on its side facing the control unit with a Umspritzung (8) at least partially forming stator separation layer (9), wherein the stator separation layer (9) is preferably designed pot-shaped and a continuous bottom portion (1 1) of the stator separation layer (9) is arranged in the axial direction between the control unit (6) and the control unit (6) facing side of the stator (4) and a to the bottom region (1 1) adjoining side wall region (10) of the stator separation layer (9) to the stator (4) surrounds a radial outer peripheral side.
4. Aktuator (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Statortrennschicht (9) zumindest ein sich in axialer Richtung erstreckender erster Positionierungsstift (12) angeformt ist, der sich zur Steuereinheit (6) hin erstreckt und an dem die Steuereinheit (6) relativ zur Antriebseinrichtung (3) in axialer und/oder radialer Richtung gehalten ist, wobei vorzugsweise eine Platine (7) und/oder ein Gehäusedeckel (16) der Steuereinheit (6) von dem zumindest einen ersten Positionierungsstift (12) unmittelbar gehalten ist. Aktuator (1 ) nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Statortrennschicht (9) zumindest ein sich in axialer Richtung erstreckender zweiter Positionierungsstift (23) angeformt ist, der sich zur Steuereinheit (6) hin erstreckt und wobei an dem zumindest einen zweiten Positionierungsstift (9) ein Wärmeableitgehäuseteil (18) in axialer und/oder radialer Richtung gehalten ist. 4. Actuator (1) according to claim 3, characterized in that on the stator separation layer (9) at least one axially extending first positioning pin (12) is formed, which extends to the control unit (6) and on which the control unit ( 6) is held relative to the drive device (3) in the axial and / or radial direction, wherein preferably a circuit board (7) and / or a housing cover (16) of the control unit (6) of the at least one first positioning pin (12) is held directly , Actuator (1) according to one of Claims 3 and 4, characterized in that at least one second positioning pin (23) extending in the axial direction is formed on the stator separation layer (9) and extends to the control unit (6) and on which at least one second positioning pin (9) a Wärmeableitgehäuseteil (18) is held in the axial and / or radial direction.
Aktuator (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) einen Lagerträger (25), wie einen Lageraußenring eines Wälzlagers (24), aufweist, wobei an einem radial außen angeordneten Haltering des Lagerträgers (25) eine Innenumfangsfläche der Statortrennschicht (9), die Statortrennschicht (9) zur Rotordrehachse zentrierend, anliegt. Actuator (1) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the stator (4) has a bearing carrier (25), such as a bearing outer ring of a rolling bearing (24), wherein on a radially outer retaining ring of the bearing support (25). an inner peripheral surface of the stator separation layer (9), the stator separation layer (9) to the rotor axis of rotation centering, is applied.
Aktuator (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) an seiner der Steuereinheit (6) zugewandten Seite mit einer die Umspritzung (28) zumindest teilweise ausbildenden Rotorumspritzung (29) umspritzt ist, wobei die Rotorumspritzung (29) vorzugsweise topfförmig ausgestaltet ist, und wobei ein Bodenbereich (33) der Rotorumspritzung (29) in axialer Richtung zwischen der Steuereinheit (6) und der der Steuereinheit (6) zugewandten Seite des Rotors (5) angeordnet ist und ein an den Bodenbereich (33) anschließender Seitenwandbereich (32) der Rotorumspritzung (29) den Rotor (5) an einer radialen Außenumfangsseite umgibt. Actuator (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotor (5) on its the control unit (6) facing side with the encapsulation (28) at least partially forming Rotorumspritzung (29) is encapsulated, the Rotorumspritzung (29) is preferably designed pot-shaped, and wherein a bottom portion (33) of the rotor extrusion (29) in the axial direction between the control unit (6) and the control unit (6) facing side of the rotor (5) is arranged and a to the bottom portion (33) subsequent side wall region (32) of the rotor extrusion (29) surrounds the rotor (5) on a radially outer peripheral side.
Aktuator (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetaufnahmekappe (27) mit der Rotorumspritzung (29) verbunden ist, die zur Aufnahme eines Lagemagneten (30) einen zentrisch zur Drehachse des Rotors (5) angeordneten Magnethaltering (34) drehfest aufnimmt, wobei die Magnetaufnahmekappe (27) etwa integral mit der Rotorumspritzung (29) ausgebildet oder in die Rotorumspritzung (29) eingesteckt, wie eingerastet, ist. Actuator (1) according to claim 7, characterized in that a magnet receiving cap (27) with the Rotorumspritzung (29) is connected, for receiving a position magnet (30) rotatably receives a centrally to the axis of rotation of the rotor (5) arranged Magnethaltering (34) wherein the magnet receiving cap (27) is formed approximately integrally with the rotor extrusion (29) or plugged into the rotor extrusion (29) as if engaged.
Aktuator (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethaltering (34) mit rippenförmigen Vorsprüngen (36) an seiner Innenumfangsfläche (35) ausgestaltbar ist, wobei der Lagemagnet (30) drehfest im Magnethaltering (34) eingepresst, eingerastet und/oder eingeklebt ist. Actuator (1) according to claim 8, characterized in that the Magnethaltering (34) with rib-shaped projections (36) on its inner peripheral surface (35) is ausgestaltbar, wherein the position magnet (30) rotatably pressed in the Magnethaltering (34), snapped and / or is glued.
10. Aktuator (1 ) nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der10. Actuator (1) according to any one of claims 7 and 8, characterized in that the
Lagemagnet (30) ein kunststoffgebundener oder gesinterter Magnet ist, und/oder der Lagemagnet (30) auf einem Board befindlich ist, und/oder der Rotor (5) ein Blechpaket (37) und ein Nabenteil aufweist. Positioning magnet (30) is a plastic-bonded or sintered magnet, and / or the position magnet (30) is located on a board, and / or the rotor (5) has a laminated core (37) and a hub part.
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