-
Die
Erfindung betrifft eine Elektromotoreinheit, insbesondere für den Antrieb
einer beweglichen Komponente in einem Kraftfahrzeug.
-
In
modernen Kraftfahrzeugen kommt eine Vielzahl von Elektromotoren
zum Einsatz. Beispielsweise werden Fenster, Schiebedächer, Sonnenrollos,
Heckklappen, Schiebetüren
und Sitze mit elektrischen Antrieben ausgestattet, deren Hauptkomponente
ein Elektromotor ist. Beim Betrieb eines Elektromotors, insbesondere
mit hoher Drehzahl, entstehen jedoch unerwünschte Vibrationen, deren Ausbreitung über die
Luft (Luftschall) zu einer unangenehmen Geräuschentwicklung führen kann.
Darüber hinaus
können
die Vibrationen über
den Träger,
auf dem der Elektromotor montiert ist, in störender Weise auf weitere Fahrzeugkomponenten übergreifen
(Körperschall).
Zur Eindämmung
von Vibrationen und der daraus resultierenden Geräuschentwicklung
ist es bekannt, an kritischen Stellen einer Elektromotoreinheit
elastische Dämpfungselemente
anzuordnen.
-
Ein
Problem bei der Geräuschunterdrückung ist
die Tatsache, dass die Schallausbreitung maßgeblich vom Fahrzeug abhängt, in
dem der Antrieb verbaut ist, d. h. der gleiche Elektromotor-Antrieb kann
in einem Fahrzeugtyp akustisch unkritisch, in einem anderen Fahrzeugtyp
jedoch sehr störend
sein. Genauso kann das Vorsehen eines bestimmten Dämpfungselements
in einem Fahrzeugtyp zu einer deutlichen Geräuschreduktion führen, in
einem anderen Fahrzeugtyp aber kaum Wirkung zeigen oder nur zu einer
veränderten,
aber nicht notwendigerweise geringeren Geräuschbelastung führen.
-
Ein
weiteres Problem von Elektromotoren in einem Kraftfahrzeug ist das
Auftreten von unerwünschten
elektrischen oder elektromagnetischen Störungen. Grundsätzlich entstehen
beim Betrieb eines Elektromotors elektromagnetische Felder, die sich
bei unzureichender Abschirmung ausbreiten und, falls sie stark genug
sind, negativ auf den Betrieb anderer elektrischer Geräte im Fahrzeug
auswirken können.
Insbesondere bei hohen Drehzahlen des Elektromotors tritt vermehrt
Funkenbildung durch die auf dem Kommutator des Motors schleifenden Bürsten auf,
was in der Entstehung elektromagnetischer Felder resultiert.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, die elektromagnetische Verträglichkeit
eines elektrischen Antriebs, der einen Elektromotor aufweist, effizient
zu verbessern.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Elektromotoreinheit mit den Merkmalen des
Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Elektromotoreinheit
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Gemäß der Erfindung
umfasst die Elektromotoreinheit, die insbesondere für den Antrieb
einer beweglichen Komponente in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist,
einen Elektromotor, der auf einem elektrisch leitfähigen Träger montiert
ist und einen Stator aufweist. Die Elektromotoreinheit umfasst ferner
ein Ableitungsbauteil, das zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigem Material
besteht und eine elektrische Kopplung des Stators an den Träger herstellt.
Außerdem
ist das Ableitungsbauteil elastisch deformierbar.
-
Das
Ableitungsbauteil sorgt zum einen dafür, dass sich der Stator nicht
elektrisch auflädt.
Durch (wechselnde) elektrische Aufladungen bedingte elektrische
oder elektromagnetische Störungen
werden somit eliminiert, was sich positiv auf die elektromagnetische
Verträglichkeit
der Elektromotoreinheit auswirkt. Zum anderen ist das erfindungsgemäß vorgesehene
Ableitungsbauteil aufgrund seiner elastischen Deformierbarkeit in
der Lage, Vibrationen des Elektromotors zu dämpfen. Mit anderen Worten:
das Ableitungsbauteil kann gleichzeitig die Funktion eines Dämpfungselements
in der Elektromotoreinheit übernehmen.
Diese Doppelfunktion des Ableitungsbauteils ist besonders vorteilhaft,
weil damit auf ein separates Dämpfungselement
verzichtet werden kann. Somit ermöglicht die Erfindung eine kostengünstige Herstellung
einer Elektromotoreinheit, die sowohl eine gute elektromagnetische
Verträglichkeit als
auch gute Dämpfungseigenschaften
aufweist.
-
Die
elektrische Kopplung des Stators an den Träger kann durch eine elektrische
Verbindung zwischen den beiden Komponenten gebildet sein.
-
In
den Fällen,
in denen der elektrisch leitfähige
Träger
keine leitfähige
Oberfläche
aufweist, die mit dem Ableitungsbauteil in Kontakt steht (insbesondere
dann, wenn der Träger
lackiert ist), reicht eine kapazitive Kopplung des Stators an den
Träger
aus, um kritische elektrische Aufladungen des Stators zu verhindern.
-
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung weist das Ableitungsbauteil einen Schaum auf. Die Verwendung
eines Schaums hat den Vorteil, dass die Dämpfungscharakteristik des Ableitungsbauteils
einstellbar ist. Da neben dem Material auch Menge, Art und Ort der
Einspritzung des Schaums nahezu beliebig variiert werden können, ist es
möglich,
Größe, Form
und Position des als Dämpfungselement
wirkenden Ableitungsbauteils in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen
zu optimieren. Es muss also nicht für jeden Fahrzeugtyp einzeln
nach demjenigen Motortyp gesucht werden, der die besten Vibrations-/Geräuscheigenschaften zeigt.
Vielmehr lässt
sich für
eine Vielzahl von Fahrzeugtypen eine Standard-Elektromotoreinheit
verwenden, die sich durch entsprechende Gestaltung des Schaums in
einfacher Weise an die Anforderungen der verschiedenen Fahrzeugtypen
anpassen lässt.
In jedem Fall verhindert der Schaum dank seiner elektrischen Leitfähigkeit
die Ausbreitung störender
elektromagnetischer Felder, die durch wechselnde Aufladung des Stators
entstehen können.
-
Die
Verwendung eines selbstklebenden Schaums erleichtert die Montage
des Ableitungsbauteils erheblich.
-
Vorzugsweise
ist das Ableitungsbauteil unmittelbar zwischen dem Stator und dem
Träger
angeordnet. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil durch einen direkten
Kontakt des Ableitungsbauteils mit dem Stator des Elektromotors
einerseits und mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche des
Trägers
andererseits ein direkter Ladungsabfluss vom Stator zum Träger (Masse)
gewährleistet
ist. Außerdem
sorgt diese Anordnung des Ableitungsbauteils für eine zusätzliche mechanische Kopplung
des Stators an den Träger.
Es ist zu berücksichtigen,
dass der Träger nicht
unbegrenzt steif ist und die tatsächliche Steifheit von Anwendung
zu Anwendung unterschiedlich sein kann. Durch die zusätzliche
mechanische Ankopplung des Stators an den Träger, insbesondere in Verbindung
mit der individuellen Gestaltungsmöglichkeit des Ableitungsbauteils
bei Verwendung eines Schaums, kann nicht nur die Amplitude der Vibrationen
verringert werden; es lassen sich auch die Resonanzfrequenzen beeinflussen,
die möglicherweise störende Geräusche im
Fahrzeug verursachen.
-
Aber
auch andere Anordnungen des Ableitungsbauteils können sinnvoll sein, z. B. zwischen
einem Getriebegehäuse
der Elektromotoreinheit und dem Träger.
-
Das
Ableitungsbauteil kann an den Elektromotor, insbesondere an den
Stator oder ein Getriebegehäuse
des Elektromotors, oder an den Träger angespritzt oder angeklebt
sein.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und aus den beigefügten
Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Elektromotoreinheit;
-
2 eine
Seitenansicht der Elektromotoreinheit aus 1; und
-
3 eine
Unteransicht einer erfindungsgemäßen Elektromotoreinheit
nach einer anderen Ausführungsform.
-
In
den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Elektromotoreinheit
für einen
Fensterheber-Antrieb dargestellt. Eine solche Einheit wird üblicherweise
mit mehreren Schrauben 10 auf einen Träger 12 (siehe 2)
geschraubt, der beispielsweise eine Metallplatte, eine Tür oder ein
sonstiges Karosserieteil sein kann.
-
Aufgrund
von Reibung in den Lagern und der Stromwendung (Kommutation) entstehen
während des
Betriebs des Elektromotors unerwünschte
Vibrationen, die auch eine Geräuschentwicklung
zur Folge haben können.
Die Elektromotoreinheit weist deshalb ein elastisch deformierbares
Dämpfungselement 14 auf,
mit dem die Vibrationen gedämpft
bzw. an einer Ausbreitung über
den Träger 12 gehindert werden
können.
-
Das
Dämpfungselement 14 ist
aus einem Schaum hergestellt, insbesondere in Form eines selbstklebenden
Pads. Hierzu kann gegebenenfalls eine Klebeschicht auf das Pad aufgebracht
werden. Die Dämpfungscharakteristik
ist an die jeweilige Kombination Motortyp/Fahrzeugtyp angepasst,
indem Material, Größe, Form
und Position des aus dem Schaum gebildeten Dämpfungselements 14 geeignet
gewählt
sind.
-
Bei
der in 2 dargestellten Ausführungsform ist das Dämpfungselement 14 zwischen
einem Getriebegehäuse 16 und
dem Träger 12 der
Elektromotoreinheit angeordnet.
-
3 zeigt
eine alternative Anordnung des Dämpfungselements 14 unmittelbar
zwischen dem Stator 18 des Elektromotors und dem Träger 12 der Elektromotoreinheit.
Diese Anordnung ist dann sinnvoll, wenn der Stator 14 des
Elektromotors ansonsten nur am Getriebegehäuse 16 der Elektromotoreinheit befestigt
ist, sodass Schwingungen des Stators 18 mit relativ großer Amplitude
möglich
sind. Das zwischen Stator 18 und Träger 12 angeordnete
Dämpfungselement 14 koppelt
den Stator 18 mechanisch an den Träger 12, wodurch die
Schwingungsamplitude verringert wird und die Resonanzfrequenzen
in unkritische Bereiche verschoben werden können.
-
Angebracht
wird das Dämpfungselement 14, indem
der Schaum vor der Montage des Elektromotors am Träger 12 an
den Elektromotor, insbesondere an den Stator 18 oder das
Getriebegehäuse 16 des Elektromotors
angespritzt wird; alternativ kann der Schaum vorher auch an den
Träger 12 angespritzt werden.
Eine andere Möglichkeit
der Anbringung besteht darin, das als selbstklebendes Schaumpad
hergestellte Dämpfungselement 14 an
den Stator 18 oder das Getriebegehäuse 16 des Elektromotors oder
an den Träger 12 anzukleben.
-
Bei
allen Ausführungsformen
besteht das elastisch deformierbare Dämpfungselement 14 zumindest
teilweise aus elektrisch leitfähigem
Material und stellt eine elektrische Kopplung des Stators 18 an
den Träger 12 her.
Der Träger 12 ist
elektrisch leitfähig
und direkt oder indirekt elektrisch mit der Fahrzeugkarosserie verbunden,
liegt also auf Masse-Potenzial. Das Dämpfungselement 14 erfüllt somit gleichzeitig
die Funktion eines Ableitungsbauteils.
-
Die
elektrische Kopplung kann durch eine direkte elektrisch leitende
Verbindung vom Stator 18 über das elektrisch leitfähige Dämpfungselement 14 zum
Träger 12 gebildet
sein, sodass jederzeit ein Ladungsabfluss vom Stator 18 zum
Träger 12 gewährleistet
ist. Das Dämpfungselement 14 dient
in diesem Fall als vollwertiger Masseanschluss für den Stator 18.
-
Doch
auch ohne direkte elektrische Verbindung zwischen dem Dämpfungselement 14 und
dem Träger 12 wird
die elektromagnetische Verträglichkeit des
Elektromotors verbessert. Wenn das elektrisch leitfähige Dämpfungselement 14 mit
einer nicht elektrisch leitfähigen
(z. B. einer lackierten) Oberfläche des
Trägers 12 in
Kontakt steht, stellt die nicht-leitende Oberfläche des Trägers 12 das Dielektrikum
eines Kondensators dar, dessen Elektroden das leitfähige Dämpfungselement 14 bzw.
der leitfähige
Teil des Trägers 12 sind.
Das Dämpfungselement 14 koppelt den
Stator 18 in diesem Fall also kapazitiv an den Träger 12.
Obwohl der Stator 18 nicht mit den anderen elektrischen
Bauteilen des Elektromotors in Kontakt steht, werden beim Betrieb
des Elektromotors im Stator 18 und in dem damit elektrisch
verbundenen Dämpfungselement 14 elektrische
Schwingungen (Wechselfelder) erzeugt, wenn der Stator 18 und
das Dämpfungselement 14 nicht
mit der Fahrzeugmasse verbunden sind. Diese Schwingungen regen aufgrund
der kapazitiven Kopplung im Träger 12 elektrische
Schwingungen mit umgekehrtem Vorzeichen an. Diese Schwingungen werden
jedoch aufgrund der Verbindung des Trägers 12 mit der Fahrzeugmasse
sofort eliminiert, wodurch wiederum die elektrischen Schwingungen
auf Seiten des Dämpfungselements 14 und
des Stators 18 abgebaut werden. Somit wirkt auch die kapazitive
Kopplung des Stators 18 an den Träger 12 der Ausbreitung
störender
elektromagnetischer Felder entgegen.
-
Die
Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf die beispielhaft beschriebene Anwendung in einem Fensterheber-Antrieb
beschränkt,
sondern kann grundsätzlich
in allen Antrieben, die einen Elektromotor aufweisen, zum Einsatz
kommen.