Aktor
Die Erfindung betrifft einen Aktor mit einem elektromotorischen Antrieb, der einen Rotor und einen Stator umfasst, der in einem Statortopf angeordnet ist.
Aus der internationalen Veröffentlichung WO 201 1/127888 A2 ist ein Hydrostataktor mit einem Geberzylinder, insbesondere in einem Kraftfahrzeug bekannt, enthaltend ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse axial verlagerbaren, eine mit Druckmittel befüllte Druckkammer beaufschlagenden Kolben, der von einem einen drehantreibenden Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor mittels eines den Drehantrieb in eine Axialbewegung wandelnden Planeten- wälzgetriebes angetrieben wird, wobei das Planetenwälzgetriebe in dem Gehäuse zentriert aufgenommen ist und eine vom Elektromotor angetriebene Spindel mittels eines einzigen Radiallagers gegenüber dem Gehäuse abgestützt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktor mit einem elektromotorischen Antrieb, der einen Rotor und einen Stator umfasst, der in einem Statortopf angeordnet ist, insbesondere im Hinblick auf seine Funktionalität und/oder seine Herstellkosten zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Aktor mit einem elektromotorischen Antrieb, der einen Rotor und einen Stator umfasst, der in einem Statortopf angeordnet ist, dadurch gelöst, dass der Statortopf aus einem für magnetische Feldlinien leitfähigen Material gebildet und vorzugsweise mit einem Korrosionsschutz versehen ist. Der Korrosionsschutz kann durch eine Beschichtung, eine Ummantelung oder durch eine Umspritzung des Statortopfs realisiert werden. Bei dem Statortopf handelt es sich vorzugsweise um ein Tiefziehteil aus einem Stahlblechmaterial. Bei dem zur Darstellung des Korrosionsschutzes verwendeten Material kann es sich zum Beispiel um ein Kunststoffmaterial handeln. Der erfindungsgemäße Statortopf stellt eine wirksame elektromagnetische Abschirmung für den Stator dar. Bei dem Aktor kann es sich um einen Hydrostataktor handeln. Gemäß einem Aspekt der Erfindung geht es um die Art und Integration von dem Antrieb und einer Steuerelektronik in dem Aktor.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem vorab beschriebenen Aktor alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Statortopf mit Hilfe von Schraubverbindungselementen zwischen einem Elektronikgehäuseteil und einem Aktorgehäuse, insbesondere einem Lagerträ-
ger, eingespannt ist. Bei den Schraubverbindungselementen handelt es sich zum Beispiel um Schrauben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Statortopf mit Hilfe von vier Schrauben zwischen dem Elektronikgehäuseteil und dem Aktorgehäuse beziehungsweise dem Lagerträger eingespannt. Das Elektronikgehäuseteil ist vorteilhaft mit einem Deckel kombiniert. Bei dem Lagerträger handelt es sich vorzugsweise um ein Tiefziehteil aus einem Stahlblechmaterial. Der Lagerträger dient vorteilhaft zur Fixierung einer Lagereinrichtung innerhalb des Statortopfs Die Lagereinrichtung dient zum Beispiel zur drehbaren Lagerung eines Rotors.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Statortopf und dem Lagerträger eine Dichtung angeordnet ist. Bei der Dichtung handelt es sich zum Beispiel um einen O-Ring. Die Dichtung kann alternativ oder zusätzlich auch durch Überspitzung mit einem Kunststoffmaterial dargestellt werden.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem vorab beschriebenen Aktor alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass zwischen dem Statortopf und dem Elektronikgehäuseteil eine Dichtung angeordnet ist. Die Dichtung verhindert einen unerwünschten Durchtritt von Medium an einer Schnittstelle zwischen dem Statortopf und dem Elektronikgehäuseteil. Die Dichtung kann als separates Teil ausgeführt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als Flüssigdichtung ausgeführt ist. Zur Darstellung der Flüssigdichtung wird zum Beispiel ein geeignetes Dichtungsmaterial in flüssiger Form in einen Dichtungsaufnahmeraum zwischen dem Statortopf und dem Elektronikgehäuseteil eingebracht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung in einem Dichtungsaufnahmeraum angeordnet ist, der einen im Wesentlichen U- förmigen Ringquerschnitt aufweist und von dem Statortopf und dem Elektronikgehäuseteil begrenzt wird. Der U-förmige Ringquerschnitt kann auf einfache Art und Weise durch Tiefziehprofile an dem Statortopf und, zum Beispiel druckgusstechnisch, an dem Elektronikgehäuseteil dargestellt werden.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem vorab beschriebenen Aktor alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Elektronikgehäuseteil, zumindest teilweise, eine Wärme-
senke darstellt. Dadurch wird das Ableiten von im Betrieb auftretender Wärme von dem elektromotorischen Antrieb in die Umgebung erheblich vereinfacht.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem vorab beschriebenen Aktor alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Statortopf durch eine zusätzliche Befestigungseinrichtung fest mit dem Elektronikgehäuseteil verbunden ist. Durch die zusätzliche Befestigungseinrichtung wird die Dichtung zwischen dem Statortopf und dem Elektronikgehäuseteil vorteilhaft entlastet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Befestigungseinrichtung mindestens eine von dem Statortopf ausgehende Befestigungslasche und mindestens eine von dem Elektronikgehäuseteil ausgehende Befestigungslasche umfasst, die an der von dem Statortopf ausgehenden Befestigungslasche anliegt. Die beiden aneinander anliegenden Befestigungslaschen sind, zum Beispiel durch ein Schraubverbindungselement, fest miteinander verbunden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Befestigungseinrichtung mindestens einen plastisch verformten Befestigungsbereich an dem Elektronikgehäuseteil und/oder an dem Statortopf umfasst. Ein entsprechendes Befestigungsverfahren wird auch als Clinchen bezeichnet.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Statortopf, ein Elektronikgehäuseteil, einen Lagerträger und/oder eine Dichtung für einen vorab beschriebenen Aktor. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Bei dem Aktor handelt es sich insbesondere bevorzugt um einen Hydrostataktor.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Herstellen und/oder Montieren eines vorab beschriebenen Aktors.
Weiter betrifft die Erfindung auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit dem beschriebenen Aktor zur Betätigung wenigstens eines Kupplungsorgans.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aktors;
Figur 2 die Ansicht eines Schnitts durch ein Elektronikgehäuse und einen Stator des in Figur 1 dargestellten Aktors;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Stators aus Figur 2;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Elektronikgehäuses mit dem Stator aus Figur 3;
Figur 5 eine Detailansicht an einer Verbindungsstelle zwischen einem Statortopf und einem Lagerträger im Schnitt;
Figur 6 einen Ausschnitt aus Figur 5 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Schnitt;
Figur 7 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 6 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 8 eine perspektivische Darstellung des Stators mit dem Elektronikgehäuse und
Figur 9 einen Ausschnitt aus Figur 8 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Schnitt.
In Figur 1 ist ein Aktor 1 mit einem elektrischen Antrieb 4 perspektivisch dargestellt. Der Aktor 1 umfasst ein Aktorgehäuse 5 an das ein Elektronikgehäuseteil 6 angebaut ist. Das Elektronikgehäuse 6 ist durch einen Deckel 8 verschlossen. Der beispielhaft dargestellte Aktor ist als Hydrostataktor ausgeführt. Die Erfindung betrifft aber auch andere Aktoren.
Der elektrische Antrieb 4 umfasst einen Elektromotor mit einem Rotor, der in einem Stator drehbar angeordnet ist. Der Stator umfasst einen Statortopf 10, der zusammen mit dem Elektronikgehäuse 6 an das Aktorgehäuse 5 angebaut ist.
Zur Befestigung des Statortopfs 10 und des Elektronikgehäuses 6 mit dem Deckel 8 an dem Aktorgehäuse 5 dienen insgesamt vier Schraubverbindungselemente 1 1 , 12, 13 und 14. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Lagerträger 15 zusammen mit dem Statortopf 10 mit Hilfe der Schraubverbindungselemente 1 1 bis 14 an dem Aktorgehäuse 5 befestigt.
In Figur 2 ist der Stator des elektrischen Antriebs 4 mit dem Elektronikgehäuse 6 im Schnitt dargestellt. In dem Elektronikgehäuse 6 sind verschiedene elektronische Bauteile, wie eine Leiterplatte 20, angeordnet.
Der Stator des elektrischen Antriebs 4 umfasst Statorwicklungen, die, wenn sie von einem Strom durchflössen werden, ein Magnetfeld erzeugen. Ein derartiges Magnetfeld könnte unerwünschte Wirbelströme in der Leiterplatte 20 induzieren. Um das zu verhindern, ist der in Figur 2 nur durch eine Schraffur 28 angedeutete Stator des elektrischen Antriebs 4 durch den Statortopf von den elektronischen Bauteilen, insbesondere der Leiterplatte 20, in dem Elektronikgehäuse 6 isoliert oder abgeschirmt.
Der Statortopf 10 umfasst einen Topfboden, welcher der Leiterplatte 20 zugewandt ist. Dabei ist der Statortopf 10 aus einem Material gebildet, das elektrische Feldlinien leitet. Dadurch kann durch den Statortopf 10 eine elektrische beziehungsweise elektromagnetische Abschirmung dargestellt werden, die sowohl eine axiale, insbesondere in Figur 2 nach oben, und eine radiale Abstrahlung des Stators 28 verhindert.
Der Statortopf 10 ist zum Beispiel aus einem geeigneten Stahlblechmaterial gebildet, und besonders vorteilhaft als Tiefziehteil ausgeführt. Darüber hinaus ist der Statortopf 10 zur Darstellung eines Korrosionsschutzes mit einer Beschichtung versehen. Durch die vier Schraubverbindungselemente 1 1 bis 14 ist der Statortopf 10 fest gegen den Lagerträger 15 gespannt. Darüber hinaus ist der Statortopf 10 durch eine zusätzliche Befestigungseinrichtung an dem Elektronikgehäuse 6 befestigt.
Zur Darstellung der zusätzlichen Befestigungseinrichtung sind an dem Statortopf 10 zwei Befestigungslaschen 21 , 22 ausgebildet. An dem Elektronikgehäuse 6 sind zwei Befestigungslaschen 23, 24 ausgebildet, die an den Befestigungslaschen 21 , 22 des Statortopfs 10 anliegen. Die Befestigung erfolgt durch zwei Schrauben 25, 26, welche die Befestigungslaschen 21 und
22 des Statortopfs 10 fest mit den Befestigungslaschen 23, 24 des Elektronikgehäuses 6 verbinden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist an einer Schnittstelle zwischen dem Statortopf 10 und dem Elektronikgehäuse 6 eine Flüssigdichtung 30 angeordnet. Die Flüssigdichtung 30 hat sich in Bezug auf einen Toleranzausgleich in axialer und radialer Richtung als besonders vorteilhaft erwiesen. Darüber hinaus ist die Flüssigdichtung 30 sehr unempfindlich und anpassungsfähig sowie kostengünstig realisierbar.
Der Stator 28 des elektrischen Antriebs 4 ist in den vorteilhaft als Tiefziehteil ausgeführten Statortopf 10 eingepresst. Dabei ist der Statortopf 10 an der Dichtschnittstelle mit dem Elektronikgehäuse 6 mit einer abgerundeten Kante versehen, die einen Dichtungsaufnahmeraum 32 für die Flüssigdichtung 30 begrenzt. Der Dichtungsaufnahmeraum 32 hat im Wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt und wird in Figur 2 nach oben von dem Elektronikgehäuse 6 begrenzt. Das Elektronikgehäuse 6 ist als Wärmesenke ausgeführt. Dadurch kann im Betrieb auftretende Wärme schnell und einfach abgeleitet werden.
Durch die vorab beschriebene zusätzliche Befestigung beziehungsweise Verbindung zwischen dem Elektronikgehäuse 6 und dem Statortopf 10 mit Hilfe der Befestigungslaschen 21 bis 24 wird die Flüssigdichtung 30 vorteilhaft von mechanischen Belastungen, wie Vibrationen, Torsionsbelastungen, Ausgleichsbewegungen durch thermische Dehnungseffekte et cetera, entkoppelt.
Zur Darstellung der Flüssigdichtung 30 können zum Beispiel herkömmliche silikonbasierte, wärmeaushärtende Kleber verwendet werden. Alternativ kann zur Darstellung der Flüssigdichtung 30 ein bei Raumtemperatur aushärtender Kleber verwendet werden.
In den Figuren 3 und 4 ist die zusätzliche Verbindung zwischen dem Statortopf 10 und dem Elektronikgehäuse 6 mit Hilfe der Befestigungslaschen 21 bis 24 und der Schrauben 25 bis 26 perspektivisch dargestellt. Die Flüssigdichtung (30 in Figur 2) ist in dieser Darstellung nicht sichtbar. In der Darstellung der Figuren 3 und 4 sieht man, dass der Statortopf 10 an seinem der Flüssigdichtung abgewandten Ende von einem Befestigungsflansch 35 begrenzt wird.
Der Befestigungsflansch 35 ist mit insgesamt vier Befestigungsaugen versehen, die zum Durchführen der Schraubverbindungselemente (1 1 bis 14 in Figur 1 ) dienen. Darüber hinaus stellen die Befestigungsaugen Anlageflächen für insgesamt vier rohrartige Gehäusekörper 41 , 42 dar, die ebenfalls zum Durchführen der Schraubverbindungselemente (1 1 bis 14 in Figur 1 ) dienen.
In dem in Figur 5 dargestellten Ausschnitt sieht man, dass der Stator 28 in einem Hohlraum angeordnet ist, der von dem Statortopf 10 begrenzt wird. Das dem Topfboden des Statortopfs 10 abgewandte offene Ende ist durch einen Lagerträger 50 abgeschlossen. Zur Abdichtung ist an der Schnittstelle zwischen dem Lagerträger 50 und dem Statortopf 10 eine Dichtung 52 angeordnet. Die Dichtung 52 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als O-Ring ausgeführt.
In den Figuren 6 und 7 sind alternative Ausführungsformen dargestellt, wie die zusätzliche Befestigung beziehungsweise Verbindung zwischen dem Elektronikgehäuse 6 und dem Statortopf 10 ohne die Befestigungslaschen (21 bis 24 in den Figuren 2 bis 4) erfolgen kann.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind in den Figuren 6 und 7 zur Darstellung einer zusätzlichen Befestigungseinrichtung 60 Dorne 61 , 62 vorgesehen, die sich parallel zu den rohrartigen Gehäusekörpern 41 , 42 des Elektronikgehäuses 6 erstrecken. Die Dorne 61 , 62 ragen mit ihren freien Enden durch Durchgangslöcher hindurch, die in dem Befestigungsflansch 35 des Statortopfs 10 vorgesehen sind.
In einer Einzelheit der Figur 6 ist angedeutet, dass die zusätzliche Befestigungseinrichtung 60 durch plastische Verformung eines Endes 63 des Dorns 61 erfolgen kann. Durch die plastische Verformung des Endes 63 des Dorns 61 kann auf einfache Art und Weise ein Form- schluss zwischen dem Statortopf 10 und dem Elektronikgehäuse 6 dargestellt werden.
In Figur 7 ist in einer Einzelheit ein Ende 64 des Dorns 62 nach der Montage und vor dem plastischen Verformen dargestellt. Bei der Montage wird der Dorn 62 mit dem Ende 64 einfach durch das Durchgangsloch in den Befestigungsflansch 35 des Statortopfs 10 hindurch gesteckt. Anschließend kann die plastische Verformung durchgeführt werden, um den Form- schluss zu erzeugen.
ln Figur 8 ist das Elektronikgehäuse 6 mit dem Statortopf 10 sowie den Dornen 61 und 62 perspektivisch dargestellt. In dieser Darstellung sieht man, dass der Dorn 62 unmittelbar benachbart zu dem rohrartigen Gehäusekörper 41 angeordnet ist, der, ebenso wie der Dorn 62, einstückig mit dem Elektronikgehäuse 6 verbunden ist. In Figur 8 ist des Weiteren angedeutet, dass der Statortopf 10 insgesamt sechs radial nach innen vorspringende Rippen 72 aufweist. Die radial nach innen vorspringenden Rippen 72 des Statortopfs 10 dienen zur Darstellung einer definierten Innenfläche an dem Statortopf 10.
In Figur 9 ist beispielhaft in einem Ausschnitt angedeutet, wie die zusätzliche Verbindung zwischen dem Elektronikgehäuse 6 und dem Statortopf 10 alternativ dargestellt werden kann. In Figur 9 erstreckt sich ein verformter Bereich 75 des Statortopfs 10 durch ein Durchgangsloch in dem Elektronikgehäuse 6 hindurch. Der dargestellte Formschluss kann zum Beispiel erreicht werden, indem zunächst ein nicht plastisch verformter Bereich durch das Durchgangsloch in dem Elektronikgehäuse 6 hindurch gesteckt und anschließend plastisch verformt wird.
Bezugszeichenliste
Aktor
elektromotorischer Antrieb
Aktorgehäuse
Elektronikgehäuse
Deckel
Statortopf
Schraubverbindungselement
Schraubverbindungselement
Schraubverbindungselement
Schraubverbindungselement
Lagerträger
Leiterplatte
Befestigungslasche
Befestigungslasche
Befestigungslasche
Befestigungslasche
Schraube
Schraube
Schraffur => Stator
Flüssigdichtung
Dichtungsaufnahmeraum
Befestigungsflansch
rohrartiger Gehäusekörper
rohrartiger Gehäusekörper
Lagerträger
Dichtung
zusätzliche Befestigungseinrichtung
Dorn
Dorn
Ende
Ende
Rippen
verformter Befestigungsbereich