DE19712275A1 - Elektrischer Motor - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Sachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Motor und insbesondere auf einen leichtgewichtigen, elektrischen Motor und einen solchen mit kleiner Baugröße, der eine Struktur besitzt, in der sich ein Rotorbereich des elektrischen Motors linear, während er sich dreht, bewegt, so daß eine lineare Bewegung des Rotors ohne Erfor­ dernis irgendeines speziellen Bewegungs-Konversions-Mechanismus erhalten werden kann.

Besprechung des in Bezug stehenden Stands der Technik

Ein elektrischer Motor ist in verschiedenen Maschinen, wie beispielsweise einem Aktua­ tor in einem Bremssystem, und dergleichen, verwendet worden. Da ein elektrischer Mo­ tor eine Maschine zum Erzeugen einer Drehkraft im allgemeinen ist, wenn der elektri­ sche Motor dazu verwendet wird, ein Objektivteil linear zu bewegen, muß ein Bewe­ gungs-Konversions- bzw. -Umwandlungs-Mechanismus, wie beispielsweise eine Kuge­ lumlaufspindel, ein Nockenmechanismus, oder dergleichen, zwischen einer Drehwelle des Motors und dem Objektivteil vorgesehen werden. Siehe US-Patent Nrn. 4,836,338 und 5,000,295.

In einem Aktuator bzw. einer Betätigungseinrichtung eines Bremssystems, in dem ein solcher Bewegungs-Konversions-Mechanismus, wie er vorstehend beschrieben ist, da­ zwischengefügt ist, treten allerdings Probleme dahingehend auf, daß sich die Größe des Bremssystems als Ganzes entsprechend der Zwischenfügung des Bewegungs-Konver­ sions-Mechanismus erhöht. Auch erhöht sich die Größe der Ausrüstung, in der der Ak­ tuator verwendet werden soll, was es demzufolge schwierig gestaltet, die Größe des Bremssystems zu reduzieren. Ein weiteres Problem entsteht dahingehend, daß dann, wenn sich die Zahl der Teile erhöht, und zwar aufgrund der Notwendigkeit eines Vorsehens eines Bewegungs-Konversions-Mechanismus, die Effektivität der Konversion bzw. Umwandlung herabgesetzt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist die vorliegende Erfindung auf einen elektrischen Motor gerichtet, der im wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund der Einschränkungen und Nachteile des Stands der Technik vermeidet.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Motor zu schaffen, der eine Konfi­ guration derart besitzt, daß sich ein Rotorabschnitt des Motors linear bewegt, während sich der Rotor dreht, um dadurch die vorstehenden Probleme zu lösen.

In dem elektrischen Motor bewegt sich der Rotor per se linear, während er sich dreht, so daß kein Erfordernis vorhanden ist, einen herkömmlich notwendigen, speziellen Bewe­ gungs-Konversions-Mechanismus zum Umwandeln der Drehung einer Motorabtriebs­ welle in eine lineare Bewegung vorzusehen. Weiterhin wird der Mechanismus, um den Motor so zu gestalten, daß er sich linear bewegt, extrem vereinfacht und die Anzahl der Teile kann stark im Vergleich zu dem herkömmlichen Motor reduziert werden. Demzufol­ ge können das Gewicht und die Größe des Systems reduziert werden.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung, die folgt, angegeben und werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich werden oder können durch Umsetzung der Erfindung in die Praxis erlernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur, die insbesondere in der Beschreibung und den Ansprüchen hier, ebenso wie in den beigefügten Zeichnungen, hervorgehoben ist, realisiert und erhalten.

Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie sie ausgeführt und beschrieben ist, weist ein elektrischer Motor einen Rotor; eine Rotorwelle, die mit dem Rotor gekoppelt ist; und einen Schraubenmechanis­ mus zum Stützen der Drehwelle, auf, wobei der Schraubenmechanismus so konfiguriert ist, daß der Rotor in einer axialen Richtung durch die Drehwelle durch Bewegung der Drehwelle innerhalb des Schraubenmechanismus unter Drehung des Rotors bewegt wird.

Es wird verständlich werden, daß sowohl die vorstehende, allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende, detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu vorgesehen sind, eine weitere Erklärung der Erfindung, wie sie beansprucht ist, zu liefern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, die vorgesehen sind, um ein weiteres Verständnis der Er­ findung zu liefern und in diese Beschreibung eingeschlossen einen Teil davon bilden, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, und dienen, zusammen mit der Beschrei­ bung, dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht, die einen elektrischen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des elektrischen Motors der Fig. 1, entlang der Linie A-A vorgenommen; und

Fig. 3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht, die einen elektrischen Motor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird nun Bezug im Detail auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin­ dung genommen, wobei Beispiele davon in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In Bezug hierauf zeigt Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht, die einen elektri­ schen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Fig. 2 zeigt eine geschnittene Vorderansicht, die entlang der Linie A-A in Fig. 1 vorgenommen ist.

In dem elektrischen Motor ist ein Stator 2, der mit einer Spule oder mit Spulen 1 verse­ hen ist, in einem Gehäuse 3 befestigt, und ein Rotor 4 ist innenseitig des Stators 2 vor­ gesehen. Der Stator 2 ist so gebildet, daß er eine axiale Länge geringfügig länger als diejenige des Rotors 4 besitzt, so daß der Rotor 4 nicht von dem Stator 2 vorsteht, wenn sich der Rotor 4 linear bewegt, wie dies später beschrieben werden wird. Eine erste und eine zweite Drehwelle (Drehwellenabschnitte) 5 und 6 sind jeweils integral mit dem Ro­ tor 4 auf gegenüberliegenden Seiten, oder der rechten und der linken Seite des Rotors 4 in der Zeichnung, gebildet. Der erste und der zweite Rotorwellenabschnitt 5 und 6 sind jeweils in dem Gehäuse 3 mittels eines Kugelumlaufspindel-Mechanismus 7 getragen, so daß sich der Rotor 4 linear mittels der Kugelumlaufspindel-Mechanismen 7 bewegt, wenn sich der Rotor 4 dreht. Obwohl gewöhnliche Schrauben- bzw. Spindel-Mechanis­ men anstelle der Kugelumlaufspindel-Mechanismen 7 verwendet werden können, ist es zu bevorzugen, solche Kugelumlaufspindel-Mechanismen im Hinblick auf die Effektivität, die sie liefern, zu verwenden.

Die Betriebsweise des so konfigurierten elektrischen Motors wird nun beschrieben werden.

Wenn ein Strom in die Spulen 1 des elektrischen Motors fließt, dreht sich der Rotor 4, um dadurch ein Umdrehungs-Drehmoment entsprechend allgemein bekannter Motor­ prinzipien zu erzeugen. Wenn sich der Rotor 4 dreht, wird sein Umdrehungs-Drehmo­ ment teilweise in eine axiale Kraft mittels der Kugelumlaufspindel-Mechanismen 7 um­ gewandelt, so daß sich der Rotor 4 linear bewegt, wenn er gedreht wird. Demzufolge bewegt sich der Rotor 4 nach rechts und nach links (Fig. 1) mit der Bewegung der Dreh­ wellen 5 und 6 in dem Gehäuse des Motors. Dementsprechend wird der Weg einer axia­ len Bewegung der Drehwelle entsprechend dem Weg der nach rechts und nach links gerichteten Bewegung des Rotors 4 eingestellt. Demzufolge wird in diesem elektrischen Motor der Rotor 4 linear bewegt, während er sich dreht, und deshalb ist es nicht notwen­ dig, einen herkömmlichen, speziellen Bewegungs-Konversions-Mechanismus für eine Konvertierung bzw. Umwandlung einer Drehung in eine lineare Bewegung vorzusehen. Demgemäß ist es möglich, die Größe und das Gewicht des gesamten Aktuators zu redu­ zieren. Weiterhin kann die Anzahl der Teile reduziert werden, um dadurch die Kosten zu reduzieren. Weiterhin kann die Bewegungsrichtung des Rotors 4 durch Umschalten der Richtung eines Stroms, der in dem elektrischen Motor fließt, geändert werden.

Als nächstes wird eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Motors gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen. Fig. 3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht, die den elektrischen Motor der zweiten Ausführungsform darstellt. Ein Merkmal dieses elektrischen Motors ist dasjenige, daß ein Rotor 4 ähnlich einem freitra­ genden Arm in einem Gehäuse 3 gehalten ist. In dieser Ausführungsform ist kein Raum an einem Abschnitt gegenüberliegend zu der stützenden Welle (d. h. nach rechts in Fig. 3) vorhanden, so daß es möglich ist, weiter das System in der Größe und im Gewicht zu reduzieren.

In dem elektrischen Motor der zweiten Ausführungsform ist ein Stator 2, der eine Spule oder Spulen 1 umfaßt, in einem Gehäuse 3 befestigt, und ein Rotor 4 ist innerhalb des Stators 2 vorgesehen. Der Stator 2 ist so gebildet, daß er eine Länge geringfügig länger als diejenige des Rotors 4 besitzt (wie in Fig. 3 zu sehen ist), so daß der Rotor 4 nicht von dem Stator 2 vorsteht, wenn sich der Rotor 4 linear bewegt, wie später beschrieben werden wird. Eine Drehwelle 5a ist integral mit dem Rotor 4 gebildet, um sich so nach links von dem Rotor in der Zeichnung zu erstrecken, und die Drehwelle 5a ist in dem Gehäuse 3 mittels eines Kugelumlaufspindel-Mechanismus 7 getragen. Deshalb wird auch bei diesem elektrischen Motor der Rotor 4 mittels des Kugelumlaufspindel-Mecha­ nismus 7 linear bewegt, wenn sich der Rotor 4 dreht.

Der elektrische Motor gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einem elektrisch an­ getriebenen Bremssystem angewandt werden derart, daß ein Kolben in einer Scheiben­ bremse mit einem des ersten und des zweiten Drehwellenabschnitts 5 und 6 in dem Fall der ersten Ausführungsform verbunden wird, oder der Kolben mit der Drehwelle 5a in dem Fall der zweiten Ausführungsform verbunden wird. In jedem Fall ist es durch Steue­ rung nur der Drehung des elektrischen Motors mittels einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern des Bremssystems möglich, einfach eine Antiblockiersteuerung, eine Trak­ tionssteuerung, eine automatische Bremssteuerung, eine Fahrzeugstabilisierungssteue­ rung, und dergleichen, auszuführen.

Weiterhin kann der elektrische Motor gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Aktua­ tor (z. B. ein Positioniermechanismus, oder dergleichen) verwendet werden, der eine li­ neare Bewegung in verschiedener Art und Weise erfordert.

Weiterhin können in dem elektrischen Motor, der Drehwellen besitzt, die auf gegenüber­ liegenden Seiten, oder rechten und linken Enden, des Rotors vorgesehen sind, wie dies in der ersten Ausführungsform dargestellt ist, zwei unterschiedliche Bewegungsmoden durch einen elektrischen Motor realisiert werden. Das bedeutet, daß ein Wellenab­ schnitt zum Durchführen einer linearen Bewegung verwendet werden kann, während der andere Wellenabschnitt zum Durchführen einer Drehung verwendet werden kann. Zum Beispiel wird in einem Antiblockier-Bremssystem ein Wellenabschnitt des elektrischen Motors dazu verwendet, einen Kolben in dem Bremssystem anzutreiben, während der andere Wellenabschnitt dazu verwendet wird, eine Hydraulik-Druckpumpe anzutreiben. Demzufolge kann der elektrische Motor gemäß der vorliegenden Erfindung in verschie­ denen Systemen in einer Vielfalt unterschiedlicher Arten und Weisen verwendet werden.

Wie im Detail vorstehend beschrieben ist, können die nachfolgenden, ausgezeichneten Effekte gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden:

• 1) Da der Spindelmechanismus in dem tragenden Abschnitt für den Rotor des elektri­ schen Motors verwendet wird, kann der elektrische Motor so strukturiert werden, daß sich der Rotor linear bewegt, während er sich dreht, und deshalb ist es möglich, einen linearen Aktuator zu erhalten, der keinen speziellen Bewegungs-Konversions-Mechanis­ mus erfordert; und
• 2) da sich der Rotor selbst direkt linear bewegt, können die Anzahl der Teile und die Größe des Systems reduziert werden.

Es wird für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, daß ver­ schiedene Modifikationen und Variationen in dem elektrischen Motor der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den allgemeinen Gedanken der Erfin­ dung zu verlassen. Demzufolge ist vorgesehen, daß die vorliegenden Erfindung die Mo­ difikation und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, sie fallen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente.

Claims (16)

1. Elektrischer Motor, der aufweist:
einen Rotor;
eine Drehwelle, die mit dem Rotor gekoppelt ist; und
einen Spindelmechanismus zum Tragen der Rotorwelle, wobei der Spindelmecha­ nismus so konfiguriert ist, daß der Rotor in einer axialen Richtung der Drehwelle durch Bewegung der Drehwelle innerhalb des Spindelmechanismus unter Drehung des Rotors bewegt wird.

2. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle mehrfache Drehwellenabschnitte aufweist, die auf gegenüberliegenden Seitenen­ den des Rotors vorgesehen sind.

3. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle nur auf einem Seitenende des Rotors vorgesehen ist.

4. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelme­ chanismus einen Kugelumlaufspindel-Mechanismus aufweist.

5. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle mit einem Kraftfahrzeug-Scheibenbremskolben gekoppelt ist.

6. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle mindestens einen ersten Drehwellenabschnitt und einen zweiten Drehwellenab­ schnitt aufweist, wobei der erste Drehwellenabschnitt so gekoppelt ist, um eine li­ neare Bewegung auszuführen, und der zweite Drehwellenabschnitt so gekoppelt ist, um eine Drehbewegung auszuführen.

7. Elektrischer Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dreh­ wellenabschnitt so gekoppelt ist, um einen Kolben in einem Antiblockier-Bremssy­ stem anzutreiben, und der zweite Drehwellenabschnitt so gekoppelt ist, um eine Hydraulik-Druckpumpe anzutreiben.

8. System, das ein Fahrzeug umfaßt, das mehrere Räder und einen elektrischen Mo­ tor besitzt, der in dem Fahrzeug eingesetzt ist, wobei der elektrische Motor aufweist:
einen Rotor;
eine Drehwelle, die mit dem Rotor gekoppelt ist; und
einen Spindelmechanismus zum Tragen der Drehwelle, wobei der elektrische Mo­ tor so konfiguriert ist, daß eine Drehung des Rotors eine Bewegung der Drehwelle innerhalb des Spindelmechanismus bewirkt, der wiederum bewirkt, daß sich der Rotor linear in einer axialen Richtung der Drehwelle bewegt.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle mehrere Drehwellenabschnitte aufweist, die auf gegenüberliegenden Seitenenden des Ro­ tors vorgesehen sind.

10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle nur auf ei­ nem Seitenendenabschnitt des Rotors vorgesehen ist.

11. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle mit einem Scheibenbremskolben des Fahrzeugs gekoppelt ist.

12. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle mindestens einen ersten Drehwellenabschnitt und einen zweiten Drehwellenabschnitt aufweist, wobei der erste Drehwellenabschnitt so gekoppelt wird, um eine lineare Bewegung auszuführen, und der zweite Drehwellenabschnitt so gekoppelt wird, um eine Dreh­ bewegung auszuführen.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehwellenab­ schnitt so gekoppelt ist, um einen Kolben in einem Antiblockier-Bremssystem des Fahrzeugs anzutreiben, und der zweite Drehwellenabschnitt so gekoppelt ist, um eine Hydraulik-Druckpumpe des Fahrzeugs anzutreiben.

14. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Dreh­ welle eine rotationsmäßige Bewegung aufweist und die lineare Bewegung eine bi­ direktionale lineare Bewegung umfaßt.

15. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Motor zur Verwendung mit mindestens einem von einer Antiblockiersteuerung, einer Trakti­ onssteuerung, einer automatischen Bremssteuerung und einer Fahrzeugstabilisie­ rungssteuerung gekoppelt ist.

16. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelmechanismus mindestens teilweise ein umdrehungsmäßiges Drehmoment des Rotors in eine axiale Kraft konvertiert, die die lineare Bewegung des Rotors bewirkt.