DE19504970A1

DE19504970A1 - Geräusch- und schwingungsoptimierte Halterung für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE19504970A1
Application number: DE19504970A
Authority: DE
Inventors: Matthias Loerincz
Original assignee: Valeo Thermique Habitacle
Current assignee: Valeo Climatisation SA
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Halterung für einen Elektro motor, insbesondere für einen Antriebsmotor eines oder mehrerer Gebläseräder insbesondere einer Klima- oder Heizungsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren über den Umfang der Halterung verteilten elastischen Dämpfer elementen, die an der Außenfläche des zylindrischen Gehäuseringes des Elektromotors stützend anliegen.

Bei derartigen Elektromotoren treten im allgemeinen als unangenehm empfundene Geräusche, die bei spielsweise durch die Lager, Bürsten, Magnete, Kommutationen und/oder Kollektoren verursacht und von der Halterung des Elektromotors über Körperschall übertragen werden, sowie störende Schwingungen, insbesondere am Lenkrad des Kraftfahrzeugs auf.

Es sind Halterungen für Elektromotoren bekannt, die die Übertragung der Geräusche reduzieren. In der EP 0 545 003 wird eine solche Halterung mit mehreren über den Umfang verteilten gummielastischen Abstützungen für einen Polring des Elektromotors beschrieben. Bei dieser bekannten Halterung sind die Positionen der Abstützungen am Umfang nicht festgelegt. Die Abstützungen sind insbesondere in einer Reihe gleichmäßig über den Umfang verteilt ange ordnet.

Mit einer derartigen Anordnung der Abstützungen wird die Übertragung der Magnet- und Kommutierungsgeräusche nicht optimal reduziert und die Übertragung von Schwingungen kann sich auch weiterhin störend auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halterung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auf konstruktiv einfache Weise die Übertragung sowohl der Geräusche als auch der Schwingungen optimal reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elastischen Dämpferelemente in den Schwingungsknotenpunkten des Gehäuseringes bei einer bestimmten Frequenz angeordnet sind. Diese Schwingungsknotenpunkte ergeben sich bei der jenigen Drehzahl des Elektromotors, bei der die akustisch störendsten Schwingungen des Gehäuseringes mit der größten Amplitude auftreten.

Bei einfacher Konstruktion und Montage wird die Übertragung der störenden Geräusche durch Körperschall auf ein Minimum reduziert. Bei derjenigen Motordrehzahl, die die störendsten Geräusche verursacht und bei der die Knoten punkte der Schwingung des Gehäuseringes ermittelt werden, ist die Übertragung von Schwingungen und Körperschall nahezu unterbunden, da die Schwingungsamplitude in den Knotenpunkten gegen Null geht. In diesem Fall werden daher nur minimale Schwingungen über die Dämpferelemente an die Halterung übertragen. Auch bei anderen Motordrehzahlen wird die Übertragung der Schwingungen an die Halterung durch die Dämpferelemente wesentlich reduziert.

Die Übertragung von Schwingungen an die Halterung kann optimal reduziert werden, wenn die elastischen Dämpfer elemente axial so angeordnet sind, daß sie sich in derjenigen zur Motorachse senkrechten Ebene befinden, die den dynamischen Schwerpunkt der Einheit Elektromotor und Gebläserad (Schwingungsknoten in der Motorachsrichtung) bei derjenigen Motordrehzahl enthält, die den Gehäusering des Elektromotors sowie die Halterung und die angrenzenden Elemente zu Schwingungen mit der mechanisch störendsten Frequenz (größte Amplitude) anregt.

Dabei ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführungs form der Erfindung, wenn die elastischen Dämpferelemente sich zur Anlagestelle hin verjüngen, so daß sie lediglich einen etwa punktförmigen Kontakt zum Gehäusering des Elektromotors haben. Auf diese Weise wird der Elektromotor möglichst genau in den Schwingungsknotenpunkten gehalten, so daß die Übertragung von Schwingungen an die Halterung optimal reduziert wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Halterung Bohrungen auf, durch die die elastischen Dämpferelemente durchgeführt sind und an den Gehäusering des Elektromotors anliegen. Dabei können die Dämpfer elemente über ihren Umfang eine Nut aufweisen, in die der Rand der Bohrungen einliegt, so daß die Halterung auf einfache Weise montierbar ist, da die Dämpferelemente nicht heraus fallen können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Halterung parallel zur Motorachse verlaufende und in radialer Richtung elastisch federnde Stege auf, an deren äußeren Enden die Dämpferelemente angeformt sind. Diese materialarme Lagerung zeichnet sich durch eine besonders günstige Herstellbarkeit und einfache Montierbarkeit aus.

Die Übertragung von Schwingungen auf die Halterung wird darüber hinaus zusätzlich reduziert, wenn der Elektromotor an der dem Gebläserad abgewandten Stirnseite zur axialen und rotatorischen Fixierung elastisch an der Halterung befestigt ist, insbesondere durch elastische Dämpferbuchsen oder durch an die Halterung angeformte Federarme.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor axial und rotatorisch starr an der Halterung fixiert, insbesondere durch Verschraubung.

Eine noch weiter verbesserte Reduzierung der Schwingungs übertragung wird erreicht, indem die Halterung durch mehrere radial nach außen weisende Federelemente elastisch in einem Halterungsgehäuse gelagert ist, deren Wirkungs richtung im wesentlichen tangential zur Halterung liegt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Halterung für einen ein zweiströmiges Gebläserad antreibenden Elektromotor,

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch die Halterung entlang der Linie B-B der Fig. 1,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Halterung nach Fig. 1 aus Richtung des Pfeiles Z,

Fig. 4 einen axialen Schnitt durch eine stirnseitige Fixierung des Elektromotors entlang der Linie C-C der Fig. 3,

Fig. 5 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halterung aus Richtung des Pfeiles Z aus Fig. 1,

Fig. 6 einen axialen Schnitt durch eine weitere Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Halterung,

Fig. 7 einen radialen Schnitt durch eine weitere Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Halterung entlang der Linie B-B der Fig. 1 oder 6.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein zweiströmiges Gebläserad 5 einer Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraft fahrzeugs auf der Welle 4 eines Elektromotors 2 angeordnet. Im Betrieb des Gebläses bewirkt das axiale Ansaugen der Luft von beiden Seiten durch das zweiströmige Gebläserad 5 eine besonders gute Kühlung des Elektromotors 2.

Der Elektromotor 2 ist in einer Halterung 1 durch mehrere über den Umfang der Halterung 1 verteilte elastische Dämpferelemente 6 gehalten, die an der Außenfläche des zylindrischen Gehäuseringes 3 des Elektromotors 2 anliegen. Der Gehäusering 3 (= Polring, äußerer Statorring) erfüllt hierbei sowohl die mechanische Funktionen den Stator zu umfassen und eine radiale Anlagefläche für die Halterung 1 zu bilden als auch die elektrische Funktion den magne tischen Rückschluß zu gewährleisten.

Die dem Gebläserad 5 abgewandte Stirnseite 8 des Elektro motors 2 ist elastisch oder starr an der Stirnseite 7 der Halterung 1 befestigt, so daß der Elektromotor 2 gegen Verdrehungen und axiale Verschiebungen gesichert ist.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für die Verteilung der elastischen Dämpferelemente 6 über den Umfang der Halterung 1 dargestellt. Bei dem hier gezeigten Beispiel ergeben Untersuchungen des schwingungstechnischen Verhaltens der Einheit Elektromotor 2 und Gebläserad 5, daß sich bei derjenigen Drehzahl, die den Gehäusering 3 zu Schwingungen mit der akustisch störendsten Frequenz anregt, genau vier gleichmäßig verteilte Schwingungsknotenpunkte über den Umfang des Gehäuseringes 3 ausbilden.

In den Schwingungsknotenpunkten geht die Amplitude der Schwingungen bei dieser Drehzahl konstant gegen Null, so daß über die elastischen Dämpferelemente 6, die genau an diesen Schwingungsknotenpunkten angeordnet sind, nur geringe Schwingungen an die Halterung 1 übertragen werden, wodurch die Übertragung von Körperschall bei dieser Drehzahl nahezu ausgeschaltet und auch bei anderen Drehzahlen erheblich vermindert wird.

Bei einer anderen Drehzahl oder einer geänderten Bauform des Elektromotors 2 und/oder des Gebläserades 5 kann sich auch eine von vier verschiedene Anzahl von Schwingungs knotenpunkten ausbilden und es müßte eine dementsprechend angepaßte Anzahl mit entsprechend angeordneter Verteilung von Dämpferelementen 6 verwendet werden, um eine optimale Reduzierung der Schwingungen zu erreichen.

Die axiale Position der elastischen Dämpferelemente 6 ist durch die senkrecht zur Motorachse 21 verlaufende Ebene festgelegt, in der der dynamische Schwerpunkt (Schwingungs knoten in der Motorachsrichtung) der Einheit Elektromotor 2 und Gebläserad 5 bei derjenigen Drehzahl liegt, die die Halterung 1 und die angrenzenden Elemente zu Schwingungen mit der mechanisch störendsten Frequenz anregt. In dieser Ebene verläuft auch der Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1.

Die elastischen Dämpferelemente 6 verjüngen sich zur Anlagestelle hin, so daß sie lediglich einen etwa punktförmigen Kontakt zum Gehäusering 3 des Elektromotors 2 haben. Auf diese Weise wird der Elektromotor 2 möglichst genau in den Schwingungsknotenpunkten gehalten, so daß die Übertragung von Schwingungen an die Halterung 1 optimal reduziert wird.

In einer hier gezeigten vorteilhaften Ausführungsform weisen die elastischen Dämpferelemente 6 über ihren Umfang eine Nut 24 auf, in die jeweils die Ränder einer Aussparung der Halterung 1 einliegen. Da die Dämpferelemente 6 auf diese Weise nicht aus der Halterung 1 heraus fallen können, ist eine besonders einfache Montierbarkeit gegeben.

Die Halterung 1 ist durch mehrere als Luftleitschaufeln ausgebildete Stege 10 in einem Halterungsgehäuse 9 befestigt, das koaxial zur Motorwelle 4 um die Halterung 1 angeordnet ist.

In Fig. 3 und 4 ist eine mögliche Ausführungsform der Fixierung des Elektromotors 2 gegen Verdrehungen und/oder axiale Verschiebungen gezeigt. Die Stirnseite 8 des Elektromotors 2 ist hier über drei elastische Dämpfer buchsen 12 an der Stirnseite 7 der Halterung 1 befestigt. Die elastischen Dämpferbuchsen 12 sind um jeweils eine an der Stirnseite 8 des Elektromotors 2 mittels einer Schraube 11 befestigte starre Hülse 13 angeordnet und weisen über ihren Umfang eine Nut 22 auf, in die die Ränder 23 einer Ausnehmung in der Stirnseite 7 der Halterung 1 einliegen. Durch diese elastische Fixierung wird die Übertragung von Schwingungen des Elektromotors 2 an die Halterung 1 auch an der Stirnseite 8 des Elektromotors 2 reduziert.

Fig. 5 zeigt eine weitere, konstruktiv einfache Aus führungsform der elastischen Fixierung des Elektromotors 2 gegen Verdrehungen und/oder axiale Verschiebungen. Die Stirnseite 7 der Halterung 1 weist hierbei drei Aus nehmungen 14 auf, an deren Rändern 15 jeweils drei zum Mittelpunkt der Ausnehmungen 14 weisende Federarme 16 angeformt sind, die an ihrem nach innen weisenden Ende an eine Buchse 17 angeformt sind. Die Buchsen 17 sind an der Stirnseite 8 des Elektromotors 2 befestigt und stellen so die elastische Fixierung her.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform weist die Halterung 1 mehrere parallel zur Motorachse 21 verlaufende und in radialer Richtung elastisch federnde Stege 18 auf, an deren äußeren Enden die Dämpferelemente 19 angeformt sind. Die Anzahl der Stege 18 ist auch hierbei durch die Anzahl der Schwingungsknotenpunkte festgelegt, die sich an dem Gehäusering 3 des Elektromotors 2 bei derjenigen Drehzahl ausbilden, die den Gehäusering 3 zu Schwingungen mit der akustisch störendsten Frequenz anregt. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders materialarme Lagerung des Elektromotors 2, die leicht zu montieren ist.

In Fig. 7 ist eine zusätzlich mögliche Dämpfung des Elektromotors 2 gezeigt. Die Halterung 1 ist durch mehrere radial nach außen weisende Federelemente 20 elastisch in dem Halterungsgehäuse 9 gelagert. Die Wirkungsrichtung der Federelemente 20 liegt hierbei im wesentlichen tangential zur Halterung 1. Auf diese Weise wird die Schwingungsüber tragung an die Bauteile in unmittelbarer Nähe des Elektro motors 2 noch besser reduziert.

Claims

1. Halterung für einen Elektromotor, insbesondere für einen Antriebsmotor eines oder mehrerer Gebläseräder insbesondere einer Klima- oder Heizungsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren über den Umfang der Halterung verteilten elastischen Dämpferelementen, die an der Außenfläche des zylindrischen Gehäuseringes des Elektro motors stützend anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dämpferelemente (6) in den Schwingungs knotenpunkten des Gehäuseringes (3) bei einer bestimmten Frequenz angeordnet sind.

2. Halterung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch die Schwingungsknotenpunkte bei einer Drehzahl des Elektromotors (2), die den Gehäusering (3) zu Schwingungen mit großer oder größter Amplitude anregt.

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dämpfer elemente (6) axial so angeordnet sind, daß sie in der zur Motorachse (21) senkrechten Ebene sich befinden, in der der dynamische Schwerpunkt der Einheit Elektromotor (2) und Gebläserad (5) bei derjenigen Motordrehzahl liegt, bei der störende Schwingungen mit großer oder größter Amplitude auftreten.

4. Halterung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dämpferelemente (6) mit einem sich zur Auflagestelle hin verjüngenden, insbesondere kugel abschnitt- oder kegelförmig ausgeformten Kopf (25) ausgebildet sind und derart angeordnet sind, daß sie mit dem Kopf (25) jeweils einen etwa punktförmigen Kontakt zum Gehäusering (3) des Elektromotors (2) haben.

5. Halterung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen aufweist, in die je ein elastisches Dämpferelement (6) mit dem an den Kopf (25) sich anschließenden, radial nach außen weisenden Bereich, insbesondere einer Nut (24), einliegt.

6. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) parallel zur Motorachse (21) verlaufende und in radialer Richtung elastisch federnde Stege (18) hat, an deren äußeren Enden die Dämpferelemente (19) angeformt sind.

7. Halterung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) an der dem Gebläserad (5) abgewandten Stirnseite (8) zur axialen und rotatorischen Fixierung durch elastische Dämpferbuchsen (12) an der Halterung befestigt ist.

8. Halterung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dämpferbuchsen (12) um jeweils eine am Elektromotor (2) insbesondere durch Verschraubung (11) befestigte starre Hülse (13) mit einem an der dem Elektromotor (2) abgewandten Seite radial überstehenden, insbesondere durch einen Schraubenkopf (26) gebildeten Anlagefläche (27) angeordnet sind, und eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (22) aufweisen, in die die Ränder einer Ausnehmung in der Stirnseite (7) der Halterung (1) einliegen.

9. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) an der Stirnseite (7) mindestens zwei Ausnehmungen (14) hat, deren Ränder (15) mehrere zum Mittelpunkt der Ausnehmungen weisenden Federarme (16) aufweisen, die an ihrem nach innen weisenden Ende an eine Buchse (17) befestigt, insbesondere angeformt sind, und die Buchse (17) an der Stirnseite (8) des Elektromotors (2) befestigt, insbesondere verschraubt ist.

10. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) an der dem Gebläserad (5) abgewandten Stirnseite (8) zur axialen und rotatorischen Fixierung starr an der Halterung befestigt ist.

11. Halterung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) durch mehrere radial nach außen weisende Federelemente (20) elastisch in einem Halterungs gehäuse (9) gelagert ist.

12. Halterung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsrichtung der Federelemente (20) im wesentlichen tangential zur Halterung (1) liegt.

13. Halterung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Dämpferelemente (6) in gleichen Abständen über den Umfang des Gehäuseringes (3) verteilt sind.

14. Halterung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier elastische Dämpferelemente (6) am Umfang des Gehäuseringes (3) außen anliegen.