DE102021212544A1

DE102021212544A1 - Antriebsvorrichtung mit einem Außenläufermotor

Info

Publication number: DE102021212544A1
Application number: DE102021212544.1A
Authority: DE
Inventors: Helmut Pfalzgraf
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1), insbesondere eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen bürstenlosen Elektromotor (4) mit einem Stator (13) mit einer Drehfeld- oder Statorwicklung (14) und mit einem Rotor (15), der als radial außerhalb des Stators (13) umlaufender Außenläufer mit einem Rotorgehäuse (20) mit innenwandseitig angeordneten Permanentmagneten (17) ausgebildet ist, wobei das Rotorgehäuse (20) mehrteilig mit einem zylindrisch geformten Gehäusemantel (23) und mit mindestens einem Gehäuseboden (24) sowie mit einer bodenseitig aufgenommenen Buchse (25) gebildet ist, wobei der Gehäusemantel (23) stirnseitig eine Anzahl von Axiallaschen (28) aufweist, zwischen denen Axialnuten (29, 30) vorgesehen sind, und wobei der Gehäuseboden (24) eine Anzahl an Radiallaschen (32) aufweist, welche in korrespondierende Axialnuten (29, 30) des Gehäusemantels (23) eingreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eines elektromotorischen Verstellantriebs, vorzugsweise eines (Seil-)Fensterhebers, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor mit einem eine Stator- oder Drehfeldwicklung aufweisenden Stator und mit einem mit einer Antriebs- oder Rotorwelle verbundenen oder verbindbaren Rotor, der radial zur Wellenachse der Antriebswelle außerhalb des Stators umläuft. Sie betrifft weiter einen derartigen Außenläufermotor, insbesondere für eine solche Antriebsvorrichtung.
Eine aus der DE 10 2016 216 890 A1 bekannte Antriebsvorrichtung, die beispielsweise als elektromotorischer Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugs ein Stellelement, insbesondere eine Fensterscheibe einer Fahrzeugseitentür, zwischen zwei Endpositionen entlang eines Verstellweges antreibt, umfasst üblicherweise einen als Außenläufermotor ausgeführten Elektromotor und ein daran gekoppeltes Getriebe, das in einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Das Getriebegehäuse ist mit einem den Stator und den Rotor des Elektromotors aufnehmenden Motorgehäuse beispielsweise über eine flanschartige Anbindung verbunden.
Der Außenläufermotor weist einen Stator mit einer Stator- oder Drehfeldwicklung und einen mit einer Antriebswelle verbundenen Rotor auf, der radial zur Wellenachse der Antriebswelle außerhalb des Stators umläuft. Der Rotor weist einen Poltopf mit an der Innenseite der umfänglichen (zylindrischen) Mantelfläche angeordneten Permanentmagneten und mit einem Topfboden auf, in dem zentral eine Lagerbuchse als Gleitlager für die Antriebswelle vorgesehen ist. Der Poltopf ist vorzugsweise aus einem Material mit ferromagnetischen Eigenschaften, beispielsweise aus einem Metallmaterial, insbesondere im Tiefziehverfahren, gefertigt und stellt insbesondere einen magnetischen Rückschluss für die Magnetanordnung dar.
Tendenziell werden im Automobilbereich anstelle von mechanisch kommutierten Elektromotoren zunehmend elektronisch kommutierte Elektromotoren eingesetzt, insbesondere im Bereich der Stellantriebe, wie beispielsweise auch (Seil-)Fensterheberantriebe. Während elektromotorische Antriebe mit einer Leistung ab etwa 100 Watt grundsätzlich kostenintensiv sind, andererseits aber speziell der Außenläufermotor konzeptionell vergleichsweise kostengünstig ist, ist bei diesem Motortyp unter Beibehaltung der geringen Stückkosten eine Leistungssteigerung auf 50W oder auch 100W aufgrund von Unwucht-, Toleranz- und Geräusch- oder Akustikproblemen sowie insbesondere im Hinblick auf Festigkeitsproblemen des auch als (Abtriebs-)Glocke bezeichneten Rotorpoltopfes wünschenswert. So ist beispielsweise bei der Herstellung des Poltopfes als Tiefziehteil eine geringe Materialmenge an der stärksten beanspruchten Stelle problematisch, insbesondere hinsichtlich betriebsbedingter Wärmeentwicklungen, was zu unerwünschten Festigkeitsproblemen und Toleranzerweiterungen führen kann. Daher sind aktuelle Antriebe dieser Art typischerweise Kurzzeitläufer, da bei diesen die betriebsbedingte Erwärmung nur in geringem Maße abgeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung mit einem, insbesondere für hohe Antriebsleistungen von beispielsweise 100 Watt, besonders geeigneten Elektromotor anzugeben. Des Weiteren soll ein elektronisch kommutierter Elektromotor, insbesondere für eine solche Antriebsvorrichtung, mit einem geeigneten Rotortopf als Außenläufer angegeben werden. Insbesondere soll ein stabiles, kostengünstiges, gewichtsarmes bzw. in Großserie her- oder darstellbares Rotorgehäuse, insbesondere als magnetischer Rückschluss für Magnetanordnung der Permanentmagnete, für einen derartigen Elektromotor bereitgestellt werden.
Hinsichtlich der Antriebsvorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des (elektronisch kommutierten) Außenläufer-Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Antriebsvorrichtung, insbesondere eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs, weist einen bürstenlosen Elektromotor mit einem zu einer Wellenachse einer Rotorwelle koaxialen Stator mit einer Drehfeld- oder Statorwicklung und mit einem Rotor auf, der als radial zur Wellenachse außerhalb des Stators umlaufender Außenläufer mit einem Rotorgehäuse mit innenwandseitig angeordneten Permanentmagneten ausgebildet ist. Das mehrteilige Rotorgehäuse ist aus einem zylindrisch geformten Gehäusemantel und aus mindestens einem Gehäuseboden sowie aus einer in einer zentralen Bodenöffnung des Gehäusebodens aufgenommenen Buchse für die bzw. zur Aufnahme der Rotorwelle gebildet. Der Gehäusemantel weist an einer (Gehäuse-)Stirnseite bzw. umfangsseitig einer Stirnseite eine Anzahl von Axiallaschen auf, zwischen denen - entlang dieser Stirnseite bzw. in Umfangsrichtung des Gehäusemantels - Axialnuten vorgesehen sind. Der Gehäuseboden weist eine Anzahl an Radiallaschen auf, welche in korrespondierende Axialnuten des Gehäusemantels eingreifen.
Im Montagezustand des Rotors ist die Wellenbuchse einerseits mit der Rotorwelle und andererseits mit dem mindestens einen Gehäuseboden, insbesondere drehfest, vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig, verbunden. Mit anderen Worten erfolgt die, vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssige, Verbindung des Rotorgehäuses zur Rotorwelle über die in die Bodenöffnung eingebrachte Wellenbuchse.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung weist das Rotorgehäuse einen ersten Gehäuseboden mit ersten Radiallaschen und einen gegenüber dem ersten Gehäuseboden axial versetzten zweiten Gehäuseboden mit zweiten Radiallaschen auf. Besonders geeignet ist der Gehäusemantel des Rotorgehäuses als gerolltes Stanz-Biege-Teil, insbesondere als gerolltes Stanzblech, vorzugsweise Eisen-Stanzblech, insbesondere mit geschweißter Fügestelle, gefertigt. Der oder jeder Gehäuseboden ist zweckmäßigerweise als Stanzteil, vorzugsweise ebenfalls aus Eisen, gefertigt.
Die Buchse ist besonders zweckmäßig eine Sinterbuchse. Mit anderen Worten ist die Buchse als Sinterteil gefertigt. Dies ermöglicht besonders enge Fertigungstoleranzen und eine einfache rotationssymmetrische Gestaltung der Buchse bei geringem Materialaufwand. Geeigneter Weise weist die Buchse einen an dessen Mantelaußenseite angeformten, vorzugsweise umlaufenden, Radialwulst auf. Mit anderen Worten weist die zylindrische Buchse mantelaußenseitig einen radial überstehenden Stütz- oder Positionierring auf.
Zweckmäßigerweise liegt die Buchse mit deren Radialwulst am Öffnungsrand der Bodenöffnung des erste Gehäusebodens und vorzugsweise des zweiten Gehäusebodens des Rotorgehäuses an. Mit anderen Worten ist die Ringwulst der Buchse im Montagezustand des Rotorgehäuses zwischen den beiden Gehäuseböden angeordnet. Geeigneter Weise entspricht der axiale Abstand zwischen dem ersten Gehäuseboden und dem zweiten Gehäuseboden des Rotorgehäuses der axialen Breite des Radialwulstes der Buchse. Zusätzlich oder alternativ entspricht der axiale Abstand zwischen dem ersten Gehäuseboden und dem zweiten Gehäuseboden des Rotorgehäuses der Differenz zwischen der ersten und zweiten Nuttiefe der Axialnuten des Gehäusemantels des Rotorgehäuses.
Im Rahmen dieser Weiterbildung des Rotorgehäuses mit zwei Gehäuseböden weist der Gehäusemantel stirnseitig zweckmäßigerweise eine erste Gruppe von Axialnuten mit einer ersten Nuttiefe und umfangsseitig des zylindrischen Gehäusemantels versetzt eine zweite Gruppe von, geeigneter Weise zu den Axialnuten der ersten Gruppe alternierenden, Axialnuten mit einer gegenüber der ersten Nuttiefe geringeren zweiten Nuttiefe auf. Besonders vorteilhaft sind die Axialnuten der zweiten Gruppe in die Axiallaschen des Gehäusemantels eingebracht.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Breite der Axialnuten der ersten Gruppe und die Breite der Axialnuten der zweiten Gruppe in Umfangsrichtung des Gehäusemantels gleich. Zweckmäßigerweise ist die Breite der Radiallaschen des ersten Gehäusebodens und die Breite der Radiallaschen des zweiten Gehäusebodens in Umfangsrichtung des jeweiligen Gehäusebodens gleich.
Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass die Breite der zwischen den Radiallaschen des Gehäusebodens jeweils gebildeten Radialnuten - in Umfangsrichtung des Gehäusebodens gesehen - der Breite der oder jeder Axiallasche des Gehäusemantels entspricht. Die Breite der zwischen den Radiallaschen gebildeten Radialnuten - in Umfangsrichtung des Gehäusebodens gesehen - ist zweckmäßigerweise gleich.
Die Breite der Axiallaschen des Gehäusemantels entspricht zweckmäßigerweise der Breite der Axialnuten der zweiten Gruppe zuzüglich hierzu beidseitig verbleibender axialer Laschenstege (Axialstege), zwischen denen die jeweilige Axialnut der zweiten Gruppe gebildet ist. Die beiden Gehäuseböden können somit vorteilhafterweise, insbesondere kostengünstig, als Gleichteil ausgeführt bzw. hergestellt und bereitgestellt werden. Geeigneter Weise sind in die erste Gruppe von Axialnuten die Radiallaschen des ersten Gehäusebodens und in die zweite Gruppe von Axialnuten die Radiallaschen des zweiten Gehäusebodens eingesetzt oder einsetzbar. Im Montagezustand des Rotorgehäuses sind die Gehäuseböden in Umfangsrichtung des Gehäusemantels gegeneinander, insbesondere um die halbe Differenz zwischen der Breite einer Axiallasche und einer Radiallasche, versetzt angeordnet.
Der für eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Fensterhebers, als Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, vorgesehene und eingerichtete Elektromotor weist einen Stator mit einer Drehfeld- oder Statorwicklung und einen als Außenläufer mit Permanentmagneten bzw. einer Magnetanordnung ausgebildeten Rotor auf, der einen hohlzylindrischen Gehäusemantel und mindestens einen Gehäuseboden, vorzugsweise zwei axial versetzte Gehäuseböden, mit darin zentral aufgenommener Buchse für eine Rotorwelle aufweist, wobei der Gehäusemantel stirnseitig eine Anzahl von Axialnuten und der Gehäuseboden eine Anzahl von im Montagezustand des Rotorgehäuses in korrespondierende Axialnuten des Gehäusemantels eingreifende Radiallaschen aufweist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine Aufteilung des Rotortopfes in kostengünstige (Einzel-)Teile, die für die jeweilige Anforderung ausgewählt und einfach zu montieren sind, eine Leistungssteigerung des Außenläufermotors, beispielsweise auf 50W oder 100W, konzeptionell erreicht ist. Hierzu ist das Rotorgehäuse bzw. der Rotortopf aus einzeln hergestellten Bauteilen aufgebaut, insbesondere aus einem metallischen Mantelkörper (Gehäusemantel), einem metallischen Boden (Gehäuseboden) und bodenseitig eingesetzter Buchse (Sinterbuchse).
Eine gesinterte Buchse (Sinterbuchse) bietet den Vorteil deren Herstellung in sehr enger Toleranz und in einer geringen Baugröße bei einfacher rotationssymmetrischer Gestaltung. Ein zu einem Hohlzylinder oder Rohr als Mantelkörper für den Gehäusemantel gerolltes Stanzblech ist stabil, kostensparend und bei geringer benötigter (quasi abfallfreier) Materialmenge einfach herstell- und verarbeitbar Der Gehäuseboden ist als Stanzblech ebenfalls einfach herstellbar. Ein Verstemmen des, vorzugsweise gerollten, Mantelkörpers mit dem, zweckmäßigerweise gestanzten, Gehäuseboden bietet ein vorteilhaft kostensparendes Fügeverfahren zum Verbinden dieser Teile (Mantelkörper, Gehäuseboden).
Zudem können Anforderungen hinsichtlich Unwucht-, Toleranz-, Geräusch- oder Akustikproblemen sowie insbesondere bezüglich auftretender Festigkeitsprobleme an den einzelnen (Bau-)Teilen des Rotorgehäuses separat erfüllen werden, zumal die jeweiligen Teile und deren Anforderungen - im Gegensatz zu einem mehrstufigen Tiefziehwerkzeug - nicht direkt voneinander abhängig sind (Serienvalidierung). Hierdurch sind Belastungen im jeweiligen Material erheblich reduziert, und durch Modifikation einzelner Teile kann ein modularer Baukasten mit einem Design für viele Motor-Varianten bereitgestellt werden.
Das jeweilige Bodenblech als Gehäuseboden kann, insbesondere beim Stanzen, auch gleichzeitig als Fächerlüfter ausgeführt werden. Dadurch wird eine direkte Kühlung der Drehstrom- oder Statorwicklung erreicht, was wiederum die Betriebszeit des Außenläufermotors bzw. der Antriebsvorrichtung erheblich steigert.
Der als Außenläufer ausgeführte Rotor ist bevorzugt zur Verwendung in einem Elektromotor für Verstellsysteme in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Elektromotor einer Sitzverstellung, besonders bevorzugt in einem Elektromotor eines (Sei-)Fensterhebers, vorgesehen und eingerichtet.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

1 in perspektivischer Darstellung eine Antriebsvorrichtung mit einem Antriebs- oder Getriebegehäuse und darin aufgenommenem Elektromotor in Außenläuferausführung zum Antrieb einer Seiltrommel als Abtriebselement einer Verstelleinrichtung, insbesondere eines (Seil- )Fensterhebers, eines Kraftfahrzeugs,
2 in einer perspektivischen Darstellung den Außenläufermotor mit einem einen Stator umlaufenden Rotor und mit einer eine (Getriebe- )Schnecke tragenden Rotorwelle,
3 in einer perspektivischen Darstellung den Gehäusemantel eines mehrteiligen Rotorgehäuses, mit Axialnuten zweier Gruppen unterschiedlicher (axialer) Nuttiefe und mit innenwandseitig angeordneten Permanentmagneten als oder in ringförmiger Magnetanordnung,
4 in perspektivischer Darstellung den als gerolltes Stanzblech (Stanz-Biege-Teil) mit einer Fügenaht gefertigten Gehäusemantel mit Axiallaschen und mit den Axialnuten unterschiedlicher (axialer) Nuttiefe,
5 in einer Draufsicht einen Radiallaschen aufweisenden Gehäuseboden des Rotorgehäuses,
6 in perspektivischer Darstellung eine Buchse als Sinterteil (Sinterbuchse) mit außenseitiger Ringwulst,
7 in einer perspektivischen Schnittdarstellung das Rotorgehäuse mit dem Gehäusemantel mit stirnseitig vorgesehenen Axiallaschen und Axialnuten sowie mit zwei axial beabstandeten Gehäuseböden mit Radiallaschen, und
8 in einer perspektivischen Darstellung das Rotorgehäuse gemäß 6 mit bodenseitig eingesetzter Buchse.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine elektromotorische Antriebsvorrichtung 1 mit einem aus einem Getriebegehäuse 2 und einem Motorgehäuse 3 gebildeten Antriebsgehäuse, in welches ein Außenläufermotor als bürstenloser, elektronisch kommutierter Elektromotor 4 (2) eingesetzt ist. Das Getriebegehäuse 2 und das Motorgehäuse 3 sind mittels einer Flanschverbindung 5 miteinander lösbar verbunden, vorzugsweise mit Flanschschrauben 6 verschraubt. Der Außenläufermotor 4 treibt im Ausführungsbeispiel über ein Getriebe eine Seiltrommel 7 als Abtriebselement an.
Das Getriebe der Antriebsvorrichtung 1 ist ein 90°-Umlenkgetriebe, insbesondere ein Schneckengetriebe. Dessen im Getriebegehäuse 2 angeordnetes (nicht sichtbares) Schneckenrad, welches mit der Seiltrommel 7 für ein Zugseil, insbesondere eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs, gekoppelt ist, kämmt mit einer vom Außenläufer-Elektromotor 4 angetriebenen Schnecke 8 (2). Ein Anschlussstecker 9 mit Anschlussleitungen 10 zur Strom- und Spannungsversorgung der als Verstellantrieb des Kraftfahrzeugs dienenden Antriebsvorrichtung 1 sowie zum Zuführen und/oder Ausleiten von Steuer- und/oder Sensorsignalen wird in eine gehäuseseitigen Anschlussaufnahme 11 eingesteckt.
In den Figuren sind die Axialrichtung A und die Radialrichtung R durch Pfeile verdeutlicht. Zudem ist die in den 1 und 2 strichpunktiert veranschaulichte Dreh- oder Wellenachse einer Antriebs- oder Rotorwelle 12 mit D bezeichnet.
Wie aus 2 ersichtlich ist, weist der Elektromotor 4 einen Stator 13 mit einer Stator- oder Drehfeldwicklung 14 und einen Rotor 15 mit einem Rotorgehäuse 16 und darin aufgenommenen Permanentmagneten 17 als ringförmige Magnetanordnung auf. Die Stator- oder Drehfeldwicklung 14 des Stators 13 ist aus Spulen (Einzel- und/oder Doppelspule) gebildet. Diese sind auf sternförmig radial nach Außen gerichteten Statorzähnen 18 eines, insbesondere als Blechpaket ausgeführten, nicht näher gezeigten Statorgrundkörpers des Stators 13 gewickelt oder aufgesetzt.
Die Rotorwelle 12 ist im als Gehäusedeckel ausgeführten Motorgehäuse 3 an einer Lagerstelle 19 gelagert oder sitzt dort ein. Die Permanentmagnete 17 des Rotors 15 sind in einem topfartigen Rotorgehäuse 20 innenwandseitig angeordnet. Der Rotor 15 mit dessen Rotorgehäuse 20 und mit den darin angeordneten Permanentmagneten 17 umgibt (umschließt) den die Drehfeldwicklung 14 aufweisenden Stator 13 unter Bildung eines Luftspaltes. Das Rotorgehäuse 20 ist mit der Rotorwelle 12 drehfest verbunden und rotiert somit innerhalb des Motorgehäuses 3 oder Getriebedeckels um den im Getriebegehäuse 2 feststehenden Stator 13 des als Außenläufermotor ausgeführten, bürstenlosen Elektromotors 4.
Der vorzugsweise als stanzpaketierter Blechstapel ausgeführte und die Drehfeldwicklung 14 tragende Statorgrundkörper des Stators 13 sitzt fest auf einem auch als Statorbuchse bezeichneten hohlzylindrischen Statorträger 21, über den oder durch welchen die Rotorwelle 12 geführt ist. Diese ist innerhalb des Getriebegehäuses 2 in einem (weiteren) Lager 22 gelagert.
Innerhalb des Getriebegehäuses 2 befindet sich in nicht näher dargestellter Art und Weise eine mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückte Leiterplatte einer Motorelektronik, die in einem mit einem Deckel verschließbaren Elektronik des Getriebegehäuses 2 (in 1 an der in der Zeicheneben liegenden Unterseite des Getriebegehäuses 3) angeordnet ist. Vorteilhafterweise vor der Montage der Leiterplatte wird der Elektromotor 4 über eine Gehäuseöffnung in einen etwa hohlzylindrischen Gehäuseschacht des Getriebegehäuses 2 eingeschoben, wobei Phasenanschlüsse (Phasenanschlussdrähte) der Drehfeldwicklung 14 des Stators 13 mit der Leiterplatte der Motorelektronik elektrisch kontaktiert werden.
2 zeigt den bürstenlosen Elektromotor 4 mit dem zur Wellenachse D der Rotorwelle 12 koaxialen Stator 13 mit der Drehfeld- oder Statorwicklung 14 und mit dem Rotor 15, der als radial zur Wellenachse D außerhalb des Stators 13 umlaufender Außenläufer mit dem Rotorgehäuse 16 und mit den an der Gehäuseinnenwand angeordneten Permanentmagneten bzw. der ringförmigen Magnetanordnung 17 ausgeführt ist. Das mehrteilige Rotorgehäuse 16 ist aus einem zylindrisch geformten Gehäusemantel 23 und im Ausführungsbeispiel aus zwei Gehäuseböden 24 sowie aus einer Buchse 25 (6 bis 8) zusammengesetzt.
Die 3 und 4 zeigen den Gehäusemantel 23 mit bzw. ohne innenwandseitig angeordnete Permanentmagneten 17. Diese bilden die ringförmige Magnetanordnung (Ringmagnet) mit einer Anzahl von beispielsweise sechs alternierend magnetisierten Magnetpolen N, S.
Der aus einem Stanzblech, vorzugsweise Eisen-Stanzblech, hergestellte Gehäusemantel 23 des Rotorgehäuses 20 ist als gerolltes Stanz-Biege-Teil, insbesondere mit geschweißter Fügestelle 26, ausgeführt. Der Gehäusemantel 23 weist umfangsseitig einer Stirnseite 27 eine Anzahl von im Ausführungsbeispiel acht in Axialrichtung A orientierten Axiallaschen 28 auf, zwischen denen im Ausführungsbeispiel acht in Axialrichtung A orientierte Axialnuten 29 mit einer ersten axialen Nuttiefe c₁ gebildet sind. Der Gehäusemantel 23 des Rotorgehäuses 20 mit zwei Gehäuseböden 24 weist eine erste Gruppe von Axialnuten 29 mit der ersten Nuttiefe c₁ und umfangsseitig des zylindrischen Gehäusemantels 23 kammartig versetzt eine zweite Gruppe von im Ausführungsbeispiel ebenfalls acht in Axialrichtung A orientierten Axialnuten 30 mit einer gegenüber der ersten Nuttiefe c₁ geringeren zweiten Nuttiefe c₂ auf. Die Axialnuten 30 der zweiten Gruppe sind in die Axiallaschen 28 des Gehäusemantels 23 des Rotorgehäuses 20 eingebracht. Die Breite b₁ der Axialnuten 29 der ersten Gruppe und die Breite b₂ der Axialnuten 30 der zweiten Gruppe ist - in Umfangsrichtung U des Gehäusemantels 23 gesehen - gleich.
5 zeigt den als Stanzteil, vorzugsweise ebenfalls aus Eisen, gefertigten Gehäuseboden 24 mit einer zentralen Bodenöffnung 31 zur Aufnahme der Buchse 25 für die Rotorwelle 12. Der Gehäuseboden 24 weist eine Anzahl von im Ausführungsbeispiel acht in Radialrichtung R orientierte Radiallaschen 32 auf. Zwischen diesen sind entsprechend acht (in Radialrichtung R orientierte) Radialnuten 33 gebildet. Die Breite d₁ der Radiallaschen 32 jedes Gehäusebodens 24 ist - in Umfangsrichtung U des jeweiligen Gehäusebodens 24 gesehen - gleich. Die Breite d₂ der zwischen den Radiallaschen des Gehäusebodens 24 jeweils gebildeten Radialnuten 33 entspricht - in Umfangsrichtung des Gehäusebodens 24 gesehen - der Breite b₃ der Axiallaschen 28 des Gehäusemantels 23 (4). Die Breite b₃ der Axiallaschen 28 des Gehäusemantels 23 entspricht der Breite b₂ der Axialnuten 30 der zweiten Gruppe zuzüglich hierzu beidseitig verbleibender axialer Laschenstege (Axialstege) 34, zwischen denen die jeweilige Axialnut 30 der zweiten Gruppe gebildet ist.
Die im Montagezustand des Rotorgehäuses 20 den Radiallaschen 32 des (oberen, zweiten) Gehäusebodens 24 axial überstehenden Abschnitt der Laschen- oder Axialstege 34 können, insbesondere durch Umformung oder Verstemmen, zum Fügen des oder jedes Gehäusebodens 24 mit dem Gehäusemantel 23 verwendet werden.
6 zeigt die als Sinterteil ausgeführte bzw. gefertigte Buchse (Sinterbuchse) 24 mit einer zentralen (Durchgangs-)Öffnung (Innendurchmesser) 35 für die Rotorwelle 12. Im Montagezustand des Rotorgehäuses 16 ist die Buchse 25 mit der Rotorwelle 12 drehfest, insbesondere kraft- und/oder formschlüssig, verbunden. Die Buchse 25 weist einen an dessen Mantelaußenseite angeformten, im Ausführungsbeispiel umlaufenden, in Radialrichtung R (radial) überstehenden Stütz- oder Positionierring nach Art eines Radialwulstes 36 mit einer mit h bezeichneten axialen Breite auf.
Der Außendurchmesser der Buchse 25 ist an den Innendurchmesser der Bodenöffnung 31 des Gehäusebodens 24 derart angepasst, dass die Buchse 25 in der Bodenöffnung 31 des jeweiligen Gehäusebodens 24 form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere nach Art einer Presspassung, einsitzt oder einsetzbar ist. Die Verbindung des Rotorgehäuses 16 zur Rotorwelle 12 ist somit zweckmäßigerweise kraft- und/oder formschlüssig und erfolgt über die in der Bodenöffnung 31 des Gehäusebodens 24 befestigten Buchse 25.
Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.
Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (d. h. diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinanderdrückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrechterhalten und somit gelöst werden.
Wie aus 7 ersichtlich ist, weist das Rotorgehäuse 20 einen ersten Gehäuseboden 24 mit den Radiallaschen 32 und einen gegenüber dem ersten Gehäuseboden 24 in einem Abstand a in Axialrichtung A (axial) versetzten zweiten Gehäuseboden 24 mit Radiallaschen 32 auf. Die beiden Gehäuseböden 24 sind Gleichteile. Geeigneter Weise sind in die erste Gruppe von Axialnuten 29 mit der vergleichsweise großen Nuttiefe c₁ die Radiallaschen 32 des ersten, axial unteren Gehäusebodens 24, vorzugsweise formschlüssig, aufgenommen. In die Axialnuten 29 der zweiten Gruppe mit der vergleichsweise geringen Nuttiefe c₂ sind die Radiallaschen 32 des zweiten, axial oberen Gehäusebodens 24, vorzugsweise formschlüssig, aufgenommen.
Die Buchse 25 liegt mit deren Radialwulst 36 am Öffnungsrand der Bodenöffnung 31 des erste Gehäusebodens 24 und am Öffnungsrand der Bodenöffnung 31 des zweiten Gehäusebodens 24 des Rotorgehäuses 20 an, so dass die Ringwulst 36 der Buchse 25 im Montagezustand des Rotorgehäuses 20 zwischen den beiden Gehäuseböden 24 angeordnet und gegen die Gehäuseböden 24 abgestützt ist.
Der axiale Abstand a zwischen den beiden Gehäuseböden 24 des Rotorgehäuses 20 entspricht der axialen Breite h des Radialwulstes 36 der Buchse 25. Mit anderen Worten entspricht der axiale Abstand a zwischen dem ersten Gehäuseboden 24 und dem zweiten Gehäuseboden 24 des Rotorgehäuses 20 der Differenz zwischen der ersten Nuttiefe c₁ und der zweiten Nuttiefe c₂ der Axialnuten 29, 30 des Gehäusemantels 23 des Rotorgehäuses 20.
8 zeigt das mehrteilige Rotorgehäuse 20 mit dem Gehäusemantel 23 und den zwei axial beabstandeten Gehäuseböden 24 mit zentral eingesetzter Buchse 25. Die den Radiallaschen 32 des axial oberen, ersten Gehäusebodens 24 überstehenden Laschenstege 34 der Axiallaschen 28 werden geeigneter Weise durch Verstemmt derart umgeformt, dass der Verbund aus dem Gehäusemantel 23 und den Gehäuseböden 24 zuverlässig gefügt ist. Die Buchse 25 ist hierbei in und/- oder zwischen den Gehäuseböden 24 sicher gehalten.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Antriebsvorrichtung 1, insbesondere eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen bürstenlosen Elektromotor 4 mit einem Stator 13 mit einer Drehfeld- oder Statorwicklung 14 und mit einem Rotor 15, der als radial außerhalb des Stators 13 umlaufender Außenläufer mit einem Rotorgehäuse 20 mit innenwandseitig angeordneter Magnetanordnung aus Permanentmagneten 17 ausgebildet ist, wobei das Rotorgehäuse 20 mehrteilig mit einem zylindrisch geformten, vorzugsweise gerollten, Gehäusemantel 23 und mit mindestens einem Gehäuseboden 24 sowie mit einer bodenseitig aufgenommenen Buchse 25 gebildet ist, wobei der Gehäusemantel 23 stirnseitig eine Anzahl von Axiallaschen 28 aufweist, zwischen denen Axialnuten 29, 30 vorgesehen sind, und wobei der Gehäuseboden 24 eine Anzahl an Radiallaschen 32 aufweist, welche in korrespondierende Axialnuten 29, 30 des Gehäusemantels 23, vorzugsweise formschlüssig, eingreifen bzw. aufgenommen sind.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
Auch kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen, bei (Kühler-)Lüfterantrieben sowie bei weiteren elektrischen Antrieben, Steuerungen, Sensoren und deren Anordnung im Fahrzeug.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsvorrichtung
2: Getriebegehäuse
3: Motorgehäuse
4: Elektro-/Außenläufermotor
5: Flanschverbindung
6: Flanschschraube
7: Seiltrommel
8: Schnecke
9: Anschlussstecker
10: Anschlussleitung
11: Anschlussaufnahme
12: Rotor-/Antriebswelle
13: Stator
14: Stator-/Drehfeldwicklung
15: Rotor
16: Rotorgehäuse
17: Permanentmagnet/Magnetanordnung
18: Statorzahn
19: Lagerstelle
20: Rotorgehäuse
21: Statorträger
22: Lager
23: Gehäusemantel
24: Gehäuseboden
25: Buchse
26: Fügestelle
27: Stirnseite
28: Axiallasche
29: (erste Gruppe) Axialnuten
30: (zweite Gruppe) Axialnuten
31: Bodenöffnung
32: Radiallasche
33: Radialnut
34: Lasche-/Axialsteg
35: Durchgangs-/Öffnung/Innendurchmesser
36: Radialwulst
A: Axialrichtung
c1,2: Nuttiefe
D: Drehachse
R: Radialrichtung
U: Umfangsrichtung
b1,2: Breite der Axialnut
b3: Breite der Axiallasche
d1: Breite der Radiallasche
d2: Breite der Radialnut
h: Breite der Ringwulst

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016216890 A1 [0002]

Claims

Antriebsvorrichtung (1), insbesondere eines elektromotorischen Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen bürstenlosen Elektromotor (4) mit einem zu einer Wellenachse (D) einer Rotorwelle (12) koaxialen Stator (13) mit einer Drehfeld- oder Statorwicklung (14) und mit einem Rotor (15), der als radial zur Wellenachse (D) außerhalb des Stators (13) umlaufender Außenläufer mit einem Rotorgehäuse (20) mit innenwandseitig angeordneten Permanentmagneten (17) ausgebildet ist, - wobei das Rotorgehäuse (20) aus einem zylindrisch geformten Gehäusemantel (23) und aus mindestens einem Gehäuseboden (24) sowie aus einer in einer zentralen Bodenöffnung (31) des Gehäusebodens (24) aufgenommenen Buchse (25) für die Rotorwelle (12) gebildet ist, - wobei der Gehäusemantel (23) an einer Stirnseite (17) eine Anzahl von Axiallaschen (28) aufweist, zwischen denen Axialnuten (29, 30) vorgesehen sind, und - wobei der Gehäuseboden (24) eine Anzahl an Radiallaschen (32) aufweist, welche in korrespondierende Axialnuten (29, 30) des Gehäusemantels (23) eingreifen.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorgehäuse (20) einen ersten Gehäuseboden (24) mit ersten Radiallaschen (32) und einen gegenüber dem ersten Gehäuseboden (24) axial versetzten zweiten Gehäuseboden (24) mit zweiten Radiallaschen (32) aufweist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der Gehäusemantel (23) stirnseitig eine erste Gruppe von Axialnuten (29) einer ersten Nuttiefe (c₁) und umfangsseitig versetzt eine zweite Gruppe von Axialnuten (30) mit gegenüber der ersten Nuttiefe (c₁) geringerer zweiter Nuttiefe (c₂) aufweist, und/oder - dass die Axialnuten (30) der zweiten Gruppe in die Axiallaschen (28) des Gehäusemantels (23) eingebracht sind, und/oder - dass die Breite (b₁) der Axialnuten (29) der ersten Gruppe und Breite (b₂) der Axialnuten (30) der zweiten Gruppe in Umfangsrichtung (U) des Gehäusemantels (23) gleich ist, und/oder - dass die Breite (d₁) der Radiallaschen (32) des ersten Gehäusebodens (24) und die Breite (d₂) der Radiallaschen (32) des zweiten Gehäusebodens (24) in Umfangsrichtung (U) des jeweiligen Gehäusebodens (24) gleich ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste Gruppe von Axialnuten (29) die Radiallaschen (32) des ersten Gehäusebodens (24) und in die zweite Gruppe von Axialnuten (30) die Radiallaschen (32) des zweiten Gehäusebodens (24) eingesetzt oder einsetzbar sind.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (23) des Rotorgehäuses (20) als gerolltes Stanz-Biege-Teil, insbesondere als gerolltes Stanzblech mit geschweißter Fügestelle (26), gefertigt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (25) als Sinterteil, vorzugsweise als Sinterbuchse, gefertigt ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (25) einen an der Mantelaußenseite angeformten, vorzugsweise umlaufenden, Radialwulst (36) aufweist.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die Buchse (25) mit deren Radialwulst (36) am Öffnungsrand der Bodenöffnung (31) des ersten Gehäusebodens (24) und/oder des zweiten Gehäusebodens (24) des Rotorgehäuses (20) anliegt, und/oder - dass die Buchse (25) mit dem ersten Gehäusebodens (24) und/oder mit dem zweiten Gehäusebodens (24) des Rotorgehäuses (20), insbesondere kraft- und/oder formschlüssig, verbunden ist.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand (a) zwischen dem ersten Gehäuseboden (24) und dem zweiten Gehäuseboden (24) des Rotorgehäuses (20) der axialen Breite (h) des Radialwulstes (36) der Buchse (25) und/oder der Differenz zwischen der ersten Nuttiefe (c₁) und der zweiten Nuttiefe (c₂) der Axialnuten (29, 30) des Gehäusemantels (23) des Rotorgehäuses (20) entspricht.
Elektromotor (4), insbesondere für eine Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend einen Stator (13) mit einer Drehfeld- oder Statorwicklung (14) und einen als Außenläufer mit Permanentmagneten (17) ausgebildeten Rotor (15), - wobei der Rotor (15) ein aus einem hohlzylindrischen Gehäusemantel (23) und aus mindestens einem Gehäuseboden (34) mit darin zentral aufgenommener Buchse (25) gebildet ist, - wobei der Gehäusemantel (23) an einer Stirnseite (27) eine Anzahl von Axiallaschen (28) mit zwischen diesen vorgesehenen Axialnuten (29, 30) aufweist, und - wobei der Gehäuseboden (24) eine Anzahl an Radiallaschen (32) aufweist, welche in korrespondierende Axialnuten (29, 30) des Gehäusemantels (23) eingreifen.