DE102011083263A1 - Electric machine, in particular starting device, and method for producing a support bearing arrangement of an electrical machine - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine (10), insbesondere Startvorrichtung, mit einem Stator (29) und einem radial innerhalb des Stators (29) angeordneten Rotor (37) mit einer Antriebswelle (44), mit je einer Stützlageranordnung (66, 69) auf je einer drehaxialen Seite des Rotors (37), wobei jede Stützlageranordnung (66, 69) dazu geeignet ist, sowohl in radialer als auch drehaxialer Richtung Lagerkräfte (Fa, Fr) zu bewirken, wobei eine Stützlageranordnung (66, 69) in einem Lagerdeckel (60) ist und dabei die Antriebswelle (44) gestützt ist, wobei ein Schraubelement (91) mittels eines Einschraubgewindes (94) in einem Aufnahmegewinde (100) des Lagerdeckels (60) in diesem gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) sowohl eine radiale Lagerkraft (Fr) als auch eine axiale Lagerkraft (Fa) bewirkt. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Stützlageranordnung (69) in der elektrischen Maschine vorgeschlagen.Electric machine (10), in particular starting device, with a stator (29) and a rotor (37) arranged radially inside the stator (29) with a drive shaft (44), each with a support bearing arrangement (66, 69) on each side of the rotation axis the rotor (37), wherein each support bearing assembly (66, 69) is adapted to effect both radial and rotational axial bearing forces (Fa, Fr), wherein a support bearing assembly (66, 69) in a bearing cap (60) and wherein the drive shaft (44) is supported, wherein a screw member (91) by means of a screw thread (94) in a receiving thread (100) of the bearing cap (60) is held therein, characterized in that the screw (91) both a radial bearing force (Fr) and an axial bearing force (Fa) causes. Furthermore, a method for producing a corresponding support bearing arrangement (69) in the electrical machine is proposed.
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Demgegenüber besteht die Aufgabe, eine Stützlageranordnung zu gestalten, die axial kürzer baut. In contrast, the object is to design a support bearing assembly that builds axially shorter.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Gemäß den Merkmalen des ersten unabhängigen Anspruchs ist hierzu vorgesehen, dass die Stützlageranordnung, die im Lagerdeckel angeordnet ist und dabei die Rotorwelle stützt, mittels eines Schraubelements durch ein Einschraubgewinde in einem Aufnahmegewinde des Lagerdeckels gehalten ist und dabei das Schraubelement sowohl eine radiale Lagerkraft als auch eine axiale Lagerkraft bewirkt. Dadurch ist es möglich, die axiale Baulänge zu reduzieren.According to the features of the first independent claim is provided for this purpose that the support bearing assembly which is arranged in the bearing cap and thereby supports the rotor shaft is held by a screw by a screw thread in a receiving thread of the bearing cap and thereby the screw both a radial bearing force and a axial bearing force causes. This makes it possible to reduce the axial length.
Weitere Vorteile ergeben sich durch die nachfolgenden abhängigen Ansprüche. Um das Schraubelement möglichst optimal als Stützlageranordnung verwenden zu können, wird in diesem eine Bohrung bzw. ein zylindrischer Hohlraum eingebracht, welcher vorzugsweise als Sackloch ausgeführt ist. Die eigentliche Anpassung findet durch die in den zylindrischen Hohlraum eingesetzte Buchse statt, die üblicherweise aus einem Lagermetall gefertigt ist. Further advantages result from the following dependent claims. In order to use the screw as optimally as a support bearing assembly, a bore or a cylindrical cavity is introduced in this, which is preferably designed as a blind hole. The actual adaptation takes place by the sleeve inserted into the cylindrical cavity, which is usually made of a bearing metal.
Damit die Buchse mit ihrer zum Rotor gerichteten Stirnseite Axialkräfte aufnehmen kann, ist vorgesehen, dass die Buchse über eine Außenkontur des Schraubelements ragt. Um eine genaue axiale Position der Buchse in dem Schraubelement zu definieren, weist der zylindrische Hohlraum einen Anschlag für die Buchse auf. Damit nicht die ganze Bodenfläche des zylindrischen Hohlraums bearbeitet werden muss, hat der Boden des zylindrischen Hohlraums einen axial anders positionierten Abschnitt.So that the bushing can receive axial forces with its end facing the rotor, it is provided that the bushing projects beyond an outer contour of the screw element. To define a precise axial position of the bushing in the screw member, the cylindrical cavity has a stop for the bush. So that the entire bottom surface of the cylindrical cavity does not have to be machined, the bottom of the cylindrical cavity has an axially different positioned portion.
Darüber hinaus weist das Schraubelement eine Außenseite (mit im Wesentlichen zylindrischen Außenumfang) mit zwei drehaxialen Enden auf. An dem zum Rotor gerichteten Ende befindet sich ein Außenseitenabschnitt ohne Gewinde und am vom Rotor abgewendeten Ende ein Außenseitenabschnitt mit Gewinde. Dies hat den Vorteil, dass beim Einführen des Schraubelements in die Öffnung des Lagerdeckels das Schraubelement zunächst ohne verdreht werden zu müssen eingesteckt werden kann. Dabei ist es leichter den Wellenzapfen der Rotorwelle in das Schraubelement bzw. die Buchse einzuführen. Erst wenn der Wellenzapfen sicher eingeführt ist, ist ein Einschrauben des Schraubelements in den Lagerdeckel möglich.In addition, the screw element has an outer side (with a substantially cylindrical outer circumference) with two rotational axial ends. At the end facing the rotor there is an outer side section without thread and at the end facing away from the rotor an outer side section with thread. This has the advantage that when inserting the screw element into the opening of the bearing cap, the screw element can first be inserted without having to be inserted. It is easier to introduce the shaft journal of the rotor shaft in the screw or the socket. Only when the shaft journal is securely inserted, a screwing of the screw is possible in the bearing cap.
Dadurch, dass das Schraubelement am vom Rotor abgewendeten Ende eine konvexe Außenkontur aufweist, erreicht man beispielsweise für den Fall, dass der Boden des Schraubelements konkav ist und dieser und auch ein Schraubantrieb durch Schmieden oder Fließpressen hergestellt wird, einen günstigen mechanischen werkstofftechnischen Spannungszustand im Boden des Schraubelements.Due to the fact that the screw element has a convex outer contour at the end facing away from the rotor, a favorable mechanical material tension state in the bottom of the screw element is achieved, for example, in the case where the bottom of the screw element is concave and this and also a screw drive is produced by forging or extrusion screw element.
Der bereits erwähnte Schraubantrieb des Schraubelements hat vorzugsweise eine Innenkontur, so dass gegenüber einem Schraubantrieb mit Außenkontur eine deutlich längere axiale Eingriffsmöglichkeit gegeben ist.The already mentioned screw drive of the screw member preferably has an inner contour, so that compared to a screw drive with outer contour a significantly longer axial engagement possibility is given.
Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist vorgesehen, dass der Lagerdeckel eine vom Rotor abgewendete Außenkontur hat und das äußerste axiale Ende des Lagerdeckels und des Schraubelements entweder axial gleichauf sind oder das äußerste axiale Ende des Lagerdeckels das des Schraubelements überragt. Dies hat den Vorteil, dass das Schraubelement vor äußeren Einflüssen besser geschützt ist und somit ein Sich-Verlagern aufgrund von Stößen verringert ist. Ein Sich-Lösen des Schraubelements aufgrund äußerer Einflüsse wird dadurch gut vermieden.According to a further subclaim is provided that the bearing cap has a remote from the rotor outer contour and the outermost axial end of the bearing cap and the screw are either axially gleichauf or the outermost axial end of the bearing cap dominates the screw. This has the advantage that the screw is better protected from external influences and thus a shift-off is reduced due to shocks. A self-loosening of the screw due to external influences is well avoided.
Das Schraubelement soll gegen Verdrehen gesichert sein. Hierzu ist vorgesehen, dass das Schraubelement entweder mittels Form- oder mittels Kraft- oder mittels Stoffschluss vor Verdrehen gesichert ist. Formschluss kann dabei dadurch ermöglicht werden, indem beispielsweise ein zusätzliches mechanisches Element, beispielsweise ein Splint oder Sicherungsdraht verwendet wird, der zwischen Lagerdeckel und Schraubelement eine Sicherung ermöglicht. Am Schraubelement könnte beispielsweise auch ein Zapfen nach axial hinten wegstehend angeformt sein, der eine Querbohrung aufweist, beispielsweise einen Sicherungsdraht aufnimmt und dadurch die Sicherung ermöglicht. Ein Formschluss kann auch beispielsweise dadurch hergestellt sein, indem die Schraubverbindung verstemmt ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, indem entweder am Schraubelement oder am Lagerdeckel mittels eines Körners ein Umformen gewindenahen Materials herbeigeführt wird und dadurch eine bleibende plastische Verformung am Gewinde erzeugt wird, die den Formschluss bewirkt. Darüber hinaus kann der Lagerdeckel und auch das Schraubelement bei der Gewindepaarung ein selbstklemmendes oder selbsthemmendes Gewinde aufweisen, so dass beispielsweise durch Kraftschluss eine Sicherung herbeigeführt wird. Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Adhäsionsstoff (Klebstoff) ermöglicht werden. Bei diesem Klebstoff handelt es sich vorzugsweise um einen mikroverkapselten Klebstoff bekannter Hersteller, der den Stoffschluss im Gewinde ermöglicht. Des Weiteren ist eine Sicherung auch durch einen Schweißpunkt möglich, der in die Fuge des Gewindes gesetzt wird (Stoffschluss).The screw should be secured against rotation. For this purpose, it is provided that the screw is secured either by means of molding or by force or by means of material connection against rotation. Positive locking can thereby be made possible by, for example, an additional mechanical element, such as a split pin or fuse wire is used, which allows a backup between the bearing cap and screw. On the screw, for example, a pin could be integrally formed wegstehend axially behind, having a transverse bore, for example, receives a fuse wire, thereby enabling the fuse. A positive connection can also be made, for example, by the cramping is caulked. This can be done, for example, by either the screw or on the bearing cap by means of a grain reshaping thread-related material is brought about and thereby a permanent plastic deformation is produced on the thread, which causes the positive connection. In addition, the Bearing cover and also the screw in the thread pairing have a self-locking or self-locking thread, so that, for example, by securing a fuse is brought about. Material bond can be made possible for example by an adhesive (adhesive). This adhesive is preferably a microencapsulated adhesive known manufacturer, which allows the material in the thread. Furthermore, a fuse is also possible by a weld point, which is placed in the joint of the thread (material bond).
Durch den unabhängigen Verfahrensanspruch ist es möglich, dass eine besonders kompakte Ausführung der Stützlageranordnung im Lagerdeckel ermöglicht wird. Zudem wird dadurch ermöglicht, dass die radiale Lagerkraft über eine möglichst große axiale Länge im Schraubelement aufgenommen wird. Die Flächenpressung im Lager, vorzugsweise Gleitlager, ist dadurch erwartungsgemäß größer, so dass eine potentielle Abnutzung langsamer verläuft. Die Haltbarkeit wird gesteigert.Due to the independent method claim, it is possible that a particularly compact design of the support bearing assembly is made possible in the bearing cap. In addition, this makes it possible that the radial bearing force is absorbed over the largest possible axial length in the screw. The surface pressure in the bearing, preferably plain bearings, is expected to be larger, so that a potential wear is slower. The durability is increased.
Zur Erzielung eines möglichst geringen axialen Spiels wird das Schraubelement zunächst soweit in das Aufnahmegewinde des Lagerdeckels geschraubt, dass kein Spiel zwischen der Rotorwelle und dem Schraubelement vorhanden ist und anschließend das Schraubelement entgegen der Einschraubrichtung bewegt wird. Durch diese kombinierte Bewegung ist ein sehr enges Axialspiel einstellbar. Dies hat Auswirkungen auf den Bürstenverschleiß, so dass dieser durch diese Maßnahme sehr gering ausfällt. To achieve the lowest possible axial clearance, the screw is first screwed into the receiving thread of the bearing cap so far that no play between the rotor shaft and the screw is present and then the screw is moved against the screwing. By this combined movement a very narrow axial play is adjustable. This has an effect on the brush wear, so that this is very small by this measure.
Zur Einstellung dieses geringen axialen Spiels ist vorgesehen, dass das Schraubelement zwischen 45 und 240 Winkelgraden entgegen der Einschraubrichtung bewegt wird. Dies ist insoweit von Vorteil, als dass dabei berücksichtigt ist, dass dabei ein Schraubantrieb verwendet wird, der eine Sechseck-Eigenschaft (Innensechskant, Innenvielzahn) aufweist. Durch die vorgeschlagene Bewegung des Schraubelements entgegen der Einschraubrichtung ist vorgesehen, ein Spiel zwischen 0,1 und 0,5mm zu erzeugen. Dieses Spiel ist optimal für den Bürstenverschleiß.To adjust this small axial clearance is provided that the screw is moved between 45 and 240 degrees against the screwing. This is advantageous insofar as taking into account that a screw drive is used which has a hexagonal feature (hexagon socket, internal serrated tooth). The proposed movement of the screw against the screwing provided to create a game between 0.1 and 0.5 mm. This game is optimal for brush wear.
Beschreibungen der ZeichnungenDescriptions of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert. The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to FIGS.
Es zeigen:Show it:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der Startermotor
In Richtung einer Drehachse
Auf der anderen Seite des Rotors
Die Stützlageranordnung
Es ist demgemäß eine elektrische Maschine
Der bereits erwähnte zylindrische Hohlraum
Wie in
Die bereits erwähnte Außenkontur
Wie in Verbindung mit
In
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach
In
Bei dem Drehen des Schraubelements
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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