[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aktuator mit einem Elektromotor und einem Gehäuseteil gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Ein derartiger Aktuator ist z.B. aus der europäischen Patentanmeldung EP 14 92214 A2 oder dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 310 683 U1 bekannt.
[0003] Die bekannten Aktuatoren setzen sich aus mehreren Einzelteilen zusammen, was den Aufbau und die Herstellung relativ kompliziert macht.
[0004] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aktuator der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass Aufbau und Herstellung einfacher sind.
[0005] Ein Aktuator, der diese Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungen an sowie ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemässen Aktuator.
[0006] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Es zeigen
<tb>Fig. 1 <sep>eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemässen Aktuators, wobei die Statorhülse abgezogen und der Gehäusedeckel weggelassen sind;
<tb>Fig. 2 <sep>eine andere perspektivische Ansicht des Aktuators gemäss Fig. 1;
<tb>Fig. 3 <sep>das Gehäuseteil des Aktuators gemäss Fig. 1zusammen mit den angebrachten Stiften und Teilen des Stators in einer Draufsicht;
<tb>Fig. 4 <sep>eine perspektivische Ansicht des Gehäuseteils gemäss Fig. 3 und des Gehäusedeckels;
<tb>Fig. 5 <sep>eine Explosionsansicht des Aktuators gemäss Fig. 1, wobei das Getriebe weggelassen ist; und
<tb>Fig. 6 <sep>eine perspektivische Ansicht des Aktuators gemäss Fig. 1 im zusammengesetzten Zustand von unten.
[0007] Der Aktuator, welcher in den Fig. 1und 2ohne Gehäusedeckel gezeigt ist, umfasst ein Gehäuseteil 1, welches als Träger für ein Getriebe 10 dient, einen Elektromotor mit Stator 20 und Rotor 30 und eine Steuerschaltung 40 zum Ansteuern des Elektromotors, welche dazu auf einer Leiterplatte angeordnete elektronische Bauelemente, wie z.B. ein Chipgehäuse mit einer integrierten Schaltung aufweist.
[0008] Das Getriebe 10, welches in üblicher Weise ausgebildet ist, enthält in Eingriff miteinander stehende Zahnräder.
[0009] Wie Fig. 3 zeigt, umfasst das Gehäuseteil 1 eine Grundplatte 2, von deren Rand sich eine Wandung 3 erhebt, ein Lagerelement 4, welches sich in Richtung der Rotationsachse 31 des Rotors erstreckt, und eine weitere Wandung 5, welche sich der Wandung 3 anschliesst.
[0010] Die Grundplatte 2 ist mit einer Öffnung 2a versehen, durch welche hindurch die Abtriebswelle des Getriebes 10 an die Komponente koppelbar ist, welche mit dem Aktuator bewegt werden soll und welche z.B. ein Teil eines Fahrzeugscheinwerfers wie Reflektor oder in einer Klima-, Heizungs- und/oder Lüftungsanlage ist.
[0011] Im vorliegenden Beispiel weist die Grundplatte 2 eine weitere Öffnung 2b auf, durch welche ein Fixationselement, z.B. eine Schraube führbar ist, um den Aktuator an der Einbausteile zu montieren. Zur Lagerung der Getriebeglieder des Getriebes 10 ist die Grundplatte 2 mit in der Fig. 3nicht dargestellten Lagerstellen versehen. Diese sind z.B. als Gleitlager ausgebildet, welche in die Grundplatte 2 gepresste Achsen aufweisen.
[0012] Das Lagerelement 4 umfasst endseitig eine Lagerstelle 4a zur Lagerung des Rotors 30 und ist seitlich mit einer Öffnung 4b versehen, welche eine Ankopplung des Rotors 30 an das Getriebe 10 ermöglicht (vgl. Fig. 1).
[0013] Die Wandung 5 ist mit Stiften 41, 42 versehen, welche zum Anschluss der Steuerschaltung 40 und der Spulen des Elektromotors 20, 30 dienen. Zur Bildung einer Steckverbindung ragen einzelne Stifte 42 so aus der Wandung 5 heraus, dass sie nach aussen gerichtet sind. An ihnen ist ein Kabel anschliessbar, um z.B. Signale auszutauschen und/oder Versorgungsenergie zuzuführen. Zur Bildung eines Steckergehäuses ist die Grundplatte 2 mit einer Erweiterung 2c versehen, oberhalb welcher die Stifte 42 verlaufen.
[0014] In Fig. 3 ist weiter ein Spulenkörper 6 gezeigt, welcher mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen ist, in welcher das Antriebsende des Rotors 30 aufnehmbar ist. Der Spulenkörper 6 ragt seitlich aus der Wandung 3 des Gehäuseteils 1 heraus.
[0015] Die Grundplatte 2, die Wandungen 3 und 5, das Lagerelement 4 und der Spulenkörper 6 sind aus einem Stück gefertigt und bilden somit ein einstückig ausgebildetes Aktuatorteil.
[0016] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Spulenkörper 6 als Träger für zwei Spulen ausgebildet, die jeweils um die Rotationsachse 31 verlaufen und axial, d.h. in Richtung der Rotationsachse 31 versetzt zueinander angeordnet sind. Im Spulenkörper 6 sind Statorelemente 21, 22 eingebettet, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die beiden Spulen jeweils zwischen zwei Statorelementen 21 bzw. 22 zu liegen kommen.
[0017] Die Statorelemente 21, 22 sind jeweils in Form eines Ringes mit abgebogenen Polzähnen ausgebildet. In Fig. 4 sind die Polzähne 21a der beiden Statorelemente 21 sowie die Polzähne 22a der beiden Statorelemente 22 zu sehen. Es ist auch die Lagerstelle 4a sichtbar, welche eine Vertiefung aufweist, die ein Gleitlager für den Rotor bildet.
[0018] Wie Fig. 4 weiter zeigt, ist das Gehäuseteil 1 mit einem Gehäusedeckel 15 verschliessbar, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel einteilig angeformte Seitenwände 15a aufweist, die zusammen mit der Erweiterung 2c des Gehäuseteils 1 das Steckergehäuse für die Stifte 42 bilden, sowie eine Öffnung 15b, welche zusammen mit der Öffnung 2b in der Grundplatte 1 zur Montage des Aktuators dient.
[0019] Die Wandung 3 ist im Bereich des Spulenkörpers 6 mit einem Flansch versehen, der radial nach aussen weisende Fortsätze 7 aufweist, die einteilig am Gehäuseteil 1 angeformt sind und zum Halten einer Statorhülse 25 dienen, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist.
[0020] Die Statorhülse 25 ist in Form eines Topfes ausgebildet, welcher im zusammengesetzten Zustand die Statorelemente 21, 22 an ihren ringförmigen Enden kontaktiert, und weist am Rand Laschen auf, welche zur Befestigung an den Fortsätzen 7 dient.
[0021] In Fig. 5 sind ebenfalls die auf dem Spulenkörper 6 aufgenommenen Spulen 23 und 24 eingezeichnet. Wird die jeweilige Spule 23, 24 bestromt, baut sich ein magnetischer Kreis auf, der über die Statorhülse 25 geschlossen wird. Im Weiteren ist sie Teil des Gehäuses zum Schutz des Elektromotors vor äusseren Einflüssen.
[0022] Fig. 5 zeigt weiter den Rotor 30, welcher eine Rotorwelle 31 umfasst, auf der ein Rotormagnet 32 und eine Schnecke 33 angeordnet sind. Der Rotormagnet 32 ist permanentmagnetisch und weist dementsprechend magnetische Word- und Südpole aufweist. Zur Lagerung der Rotorwelle 31 dient die Lagerstelle 4a sowie eine in der Statorhülse 25 aufgenommene Lagerscheibe 26 mit einer Vertiefung, in welche das Ende der Rotorwelle 31 greift.
[0023] Im zusammengesetzten Zustand ist der Rotormagnet 32 von den Polzähnen 21a, 22a umgeben, welche mittels der Spulen 23, 24 magnetisierbar sind, um den Rotor 30 in Drehung zu versetzen. Die Bewegung wird dabei mittels der Schnecke 33, welche via die Öffnung 4b im Lagerelement 4 in Eingriff mit dem Getriebe 10 steht, an dieses übertragen.
[0024] Fig. 6 zeigt den Aktuator im zusammengesetzten Zustand. Wie ersichtlich ist über die Öffnung 2a im Gehäuseteil 1 eine zu bewegende Komponente an die Abtriebswelle des Getriebes 10 ankoppelbar, und an das Steckergehäuse 2c, 15a ist ein Kabel mit einem Stecker anschliessbar.
[0025] Der Aktuator ist wie folgt fertigbar:
[0026] Die Statorelemente 21, 22 werden in der gewünschten Form aus einem weichmagnetischen Blech, z.B. einem Stahlblech gestanzt, gebogen und in ein Spritzgiesswerkzeug eingefügt. Anschliessend werden sie mit Kunststoff, z.B. einem Thermoplast umspritzt, sodass das einstückige Aktuatorteil mit den Elementen 1-7 entsteht. In der Wandung 5 werden dabei Öffnungen vorgesehen, in welche nach dem Spritzgiessen die Stifte 41, 42 getrieben werden. Alternativ ist es denkbar, die Stifte 41, 42 vorgängig im Spritzgiesswerkzeug einzulegen und zur Bildung der Wandung 5 mit Kunststoff zu umspritzen.
[0027] Zu Bildung von Lagern für die Getriebeglieder des Getriebes 10 werden Achsen an vordefinierten Stellen in die Grundplatte 2 gepresst.
[0028] Zur Bildung der Spulen 23, 24 wird der Spulenkörper 6 mit dem Spulendraht bewickelt. Die Spulenenden der Spulen 23, 24 werden dabei direkt, d.h. ohne Verwendung eines Zwischenstücks mit den in der Wandung 5 angebrachten Stiften 41 verbunden. Anschliessend wird die Steuerschaltung 40 an der Wandung 5 befestigt, sodass sie die Stifte 41, 42 kontaktiert.
[0029] Der Rotor 30 wird angebracht, indem die Schnecke 33 durch die Ausnehmung im Spulenkörper 6 hindurchgeführt wird. Die Statorhülse 25 wird über den Spulenkörper 6 geschoben und an den Fortsätzen 7 befestigt. Die Enden der Rotorwelle 31 kommen dabei in den Lagerstellen des Lagerelements 4 und der in der Statorhülse 25 eingelassenen Lagerscheibe 26 zu liegen. Anschliessend werden die Getriebeglieder des Getriebes 10 im Gehäuseteil 1 eingefügt und dieses mit dem Gehäusedeckel 15 verschlossen.
[0030] Der Aktuator ist an der Einbausteile mittels eines einzigen Fixationselements, z.B. einer Schraube montierbar, indem dieses durch die Öffnungen 2b, 15b hindurchgesteckt wird.
[0031] Das einstückige Aktuatorteil 1-7 übernimmt mehrere Funktionen gleichzeitig: es dient zum Schutz der Komponenten des Aktuators sowie als Träger für das Getriebe 10, die Stifte 41, 42 und die Elemente 21-26 des Stators 20 und bildet ein Lager 4a für den Rotor 30.
[0032] Durch die einstückige Ausführung der Elemente 1-7 kann die relative Lage der einzelnen Aktuatorkomponenten zueinander präzise definiert werden. So sind z.B. die bewegbaren Komponenten 10, 30 präzise in Bezug auf den Stator 20 als stehende Komponente anbringbar, wodurch eine zuverlässige Erzeugung und Übertragung der Bewegung gewährleistet werden kann.
[0033] Der Aktuator hat den Vorteil, dass sein Aufbau durch das Vorsehen eines einteiligen Aktuatorteils einfacher und kompakter gestaltet werden kann. Insbesondere ist der Aufbau vereinfacht durch die einteilige Ausführung des Spulenkörpers und des Trägers für das Getriebe. Im Weiteren ist aufgrund des verbesserten Aufbaus die Fertigung des Aktuators einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger.
[0034] Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist.
[0035] Das einteilige Aktuatorteil ist so auslegbar, dass es mehrere Funktionen übernimmt. Es brauchen jedoch nicht unbedingt alle Elemente 1-7 ein einstückiges Aktuatorteil zu bilden. Es ist z.B. denkbar anstelle des einteilig angeformten Lagerelements 4b ein separates Lager für den Rotor 30 vorzusehen, welches auf der Grundplatte 2 befestigt wird.
[0036] Entsprechend dem Anwendungszweck des Aktuators ist es im Weiteren denkbar, anstelle des in den Figuren gezeigten Drehantriebs 20, 30 einen Linearantrieb als Elektromotor vorzusehen.
[0037] Auch ist die Anzahl der Spulen an die Auslegung des Elektromotors anpassbar und kann eins, zwei oder mehr betragen.
The present invention relates to an actuator with an electric motor and a housing part according to the preamble of claim 1.
Such an actuator is e.g. known from the European patent application EP 14 92214 A2 or the German utility model DE 20 310 683 U1.
The known actuators are composed of several individual parts, which makes the structure and production relatively complicated.
It is an object of the present invention to improve the actuator of the type mentioned so that construction and production are easier.
An actuator which achieves this object is specified in claim 1. The further claims indicate preferred embodiments as well as a motor vehicle with an actuator according to the invention.
The invention will be explained below with reference to an embodiment with reference to figures. Show it
<Tb> FIG. 1 <sep> is a perspective view of the actuator according to the invention, the stator sleeve being removed and the housing cover omitted;
<Tb> FIG. 2 <sep> another perspective view of the actuator according to FIG. 1;
<Tb> FIG. 3 shows the housing part of the actuator according to FIG. 1 together with the attached pins and parts of the stator in a plan view;
<Tb> FIG. 4 <sep> is a perspective view of the housing part according to FIG. 3 and of the housing cover;
<Tb> FIG. Fig. 5 is an exploded view of the actuator of Fig. 1 with the transmission omitted; and
<Tb> FIG. 6 is a perspective view of the actuator according to FIG. 1 in the assembled state from below.
The actuator, which is shown in Figs. 1und 2ohne housing cover, comprises a housing part 1, which serves as a carrier for a transmission 10, an electric motor with stator 20 and rotor 30 and a control circuit 40 for driving the electric motor, which arranged on a printed circuit board electronic components, such as a chip package having an integrated circuit.
The transmission 10, which is formed in a conventional manner, contains meshing gears with each other.
As shown in FIG. 3, the housing part 1 comprises a base plate 2, from the edge of which a wall 3 rises, a bearing element 4, which extends in the direction of the axis of rotation 31 of the rotor, and a further wall 5, which is the Wall 3 connects.
The base plate 2 is provided with an opening 2a through which the output shaft of the transmission 10 can be coupled to the component which is to be moved with the actuator and which e.g. a part of a vehicle headlight such as a reflector or in an air conditioning, heating and / or ventilation system.
In the present example, the base plate 2 has a further opening 2b, through which a fixation element, e.g. a screw is feasible to mount the actuator to the mounting parts. For storage of the gear members of the transmission 10, the base plate 2 is provided with not shown in FIG. 3 bearing points. These are e.g. designed as sliding bearings, which have pressed into the base plate 2 axes.
The bearing element 4 includes a bearing end 4a for supporting the rotor 30 and is laterally provided with an opening 4b, which allows a coupling of the rotor 30 to the transmission 10 (see Fig .. 1).
The wall 5 is provided with pins 41, 42 which serve to connect the control circuit 40 and the coils of the electric motor 20, 30. To form a plug connection, individual pins 42 project out of the wall 5 in such a way that they are directed outwards. A cable is connectable to them, e.g. Replace signals and / or supply energy. To form a plug housing, the base plate 2 is provided with an extension 2c, above which the pins 42 extend.
In Fig. 3, a bobbin 6 is further shown, which is provided with a cylindrical recess in which the drive end of the rotor 30 is receivable. The bobbin 6 projects laterally out of the wall 3 of the housing part 1.
The base plate 2, the walls 3 and 5, the bearing element 4 and the bobbin 6 are made of one piece and thus form an integrally formed actuator part.
In the present embodiment, the bobbin 6 is formed as a support for two coils, each extending around the axis of rotation 31 and axially, i. are offset in the direction of the axis of rotation 31 to each other. In the bobbin 6 stator 21, 22 are embedded, in the present embodiment, the two coils each come to rest between two stator 21 and 22 respectively.
The stator 21, 22 are each formed in the form of a ring with bent pole teeth. 4, the pole teeth 21a of the two stator elements 21 and the pole teeth 22a of the two stator elements 22 can be seen. It is also the bearing 4a visible, which has a recess which forms a sliding bearing for the rotor.
4, the housing part 1 is closable with a housing cover 15, which in the present embodiment integrally molded side walls 15a, which together with the extension 2c of the housing part 1 form the connector housing for the pins 42, and an opening 15b, which serves together with the opening 2b in the base plate 1 for mounting the actuator.
The wall 3 is provided in the region of the bobbin 6 with a flange which has radially outwardly pointing projections 7, which are integrally formed on the housing part 1 and serve to hold a stator 25, as shown in Fig. 5.
The stator sleeve 25 is in the form of a pot, which in the assembled state, the stator 21, 22 contacted at their annular ends, and has at the edge tabs, which serves for attachment to the extensions 7.
In Fig. 5 also recorded on the bobbin 6 coils 23 and 24 are located. If the respective coil 23, 24 is energized, a magnetic circuit builds up, which is closed via the stator sleeve 25. Furthermore, it is part of the housing to protect the electric motor from external influences.
Fig. 5 further shows the rotor 30, which comprises a rotor shaft 31, on which a rotor magnet 32 and a screw 33 are arranged. The rotor magnet 32 is permanently magnetic and accordingly has magnetic word and south poles. For storage of the rotor shaft 31, the bearing 4a and a received in the stator sleeve 25 bearing plate 26 with a recess in which the end of the rotor shaft 31 engages.
In the assembled state, the rotor magnet 32 is surrounded by the pole teeth 21a, 22a, which are magnetizable by means of the coils 23, 24 to enable the rotor 30 in rotation. The movement is transmitted by means of the worm 33, which is in the bearing element 4 via the opening 4b in engagement with the transmission 10, to this.
Fig. 6 shows the actuator in the assembled state. As can be seen, a component to be moved can be coupled to the output shaft of the transmission 10 via the opening 2a in the housing part 1, and a cable with a plug can be connected to the plug housing 2c, 15a.
The actuator is manufacturable as follows:
The stator elements 21, 22 are formed in the desired shape from a soft magnetic sheet, e.g. punched a steel sheet, bent and inserted into an injection mold. They are then treated with plastic, e.g. encapsulated with a thermoplastic, so that the one-piece actuator part is formed with the elements 1-7. In the wall 5 openings are provided, in which after injection molding the pins 41, 42 are driven. Alternatively, it is conceivable to insert the pins 41, 42 in advance in the injection mold and to overmold with plastic to form the wall 5.
To form bearings for the gear members of the transmission 10 axes are pressed at predefined locations in the base plate 2.
To form the coils 23, 24 of the bobbin 6 is wound with the coil wire. The coil ends of the coils 23, 24 are thereby directly, i. connected without using an intermediate piece with the attached pins 5 in the wall 5. Subsequently, the control circuit 40 is fixed to the wall 5 so that it contacts the pins 41, 42.
The rotor 30 is attached by the screw 33 is passed through the recess in the bobbin 6. The stator sleeve 25 is pushed over the bobbin 6 and attached to the extensions 7. The ends of the rotor shaft 31 come to lie in the bearing points of the bearing element 4 and the recessed in the stator sleeve 25 bearing plate 26. Subsequently, the gear members of the transmission 10 are inserted in the housing part 1 and this closed with the housing cover 15.
The actuator is attached to the mounting parts by means of a single fixation element, e.g. a screw mounted by this is inserted through the openings 2b, 15b.
The one-piece actuator 1-7 performs several functions simultaneously: it serves to protect the components of the actuator and as a support for the transmission 10, the pins 41, 42 and the elements 21-26 of the stator 20 and forms a bearing 4a for the rotor 30.
Due to the one-piece design of the elements 1-7, the relative position of the individual actuator components can be defined precisely with each other. Thus, e.g. the movable components 10, 30 can be mounted precisely with respect to the stator 20 as a stationary component, whereby a reliable generation and transmission of the movement can be ensured.
The actuator has the advantage that its structure can be made simpler and more compact by providing a one-piece actuator part. In particular, the structure is simplified by the one-piece design of the bobbin and the carrier for the transmission. Furthermore, due to the improved structure, the manufacture of the actuator is simpler, more reliable and less expensive.
Numerous modifications will become apparent to those skilled in the art from the foregoing description, without departing from the scope of the invention, which is defined by the claims.
The one-piece actuator part is interpretable so that it assumes several functions. However, not all elements 1-7 necessarily need to form a one-piece actuator part. It is e.g. conceivable to provide a separate bearing for the rotor 30 instead of the one-piece integrally formed bearing element 4b, which is fastened on the base plate 2.
According to the application of the actuator, it is also conceivable, instead of the rotary drive 20, 30 shown in the figures to provide a linear drive as an electric motor.
Also, the number of coils is adaptable to the design of the electric motor and may be one, two or more.