-
Stand der
Technik
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, wie beispielsweise
einen Elektromotor oder einen Generator, umfassend ein Gehäuse, welches
als Gehäuseteile
ein Polgehäuse
und ein Lagerschild umfasst.
-
Elektrische
Maschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt.
Hierbei werden als Polgehäuse üblicherweise
topfförmige
Polgehäuse
verwendet, welche an ihrer offenen Stirnseite mittels eines Lagerschildes
verschlossen werden. Dabei erfolgt eine Befestigung des Lagerschilds
am Polgehäuse
beispielsweise mittels einer Schraubverbindung, mittels Verstemmen oder
mittels Rollieren. Hierbei basieren die beiden letztgenannten Verbindungsverfahren
auf einer plastischen Verformung des Polgehäuses bzw. des Lagerschilds,
sodass sie nicht bzw. nur durch Zerstörung der Teile lösbar sind.
Bei einer Verbindung mittels Verschraubung, ist zwar eine Lösbarkeit
der Verbindung gegeben, jedoch ist diese durch zusätzliche Teile
relativ aufwendig und weiterhin muss am Gehäuse ein nach außen gerichteter
Flanschbereich für die
Verschraubung angeordnet werden. Dadurch vergrößert sich der notwendige Bauraum,
bzw. wie bekannt, sind zusätzliche
Mutterscheiben erforderlich.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße elektrische
Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass ein erstes Gehäuseteil
und ein zweites Gehäuseteil
zerstörungsfrei
lösbar
sind, wobei ein schneller und kostengünstiger Zusammenbau der beiden
Gehäuseteile
möglich
ist. Dies wird erfindungsgemäß durch
Vorsehen einer Bajonettverbindung bzw. eines Bajonettverschlusses
erreicht, wobei die Bajonettverbindung ein aufnehmendes Element
und ein vorstehendes Element umfasst. Durch eine Relativdrehung
der beiden Gehäuseteile
zueinander wird die Bajonettverbindung in Eingriff bzw. außer Eingriff
gebracht. Erfindungsgemäß wird somit
auf einfache Weise eine schnell zu montierende kostengünstige Verbindung der
Gehäuseteile
der elektrischen Maschine bereitgestellt. Dabei können die
Elemente der Bajonettverbindung unmittelbar in die Gehäuseteile
integriert werden, sodass durch die erfindungsgemäße Bajonettverbindung
kein zusätzlicher
Bauraum und keine separaten Teile notwendig sind, sodass keine Vergrößerung des
Gehäuses
der elektrischen Maschine notwendig ist.
-
Die
Unteransprüche
zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Vorzugsweise
umfasst die erfindungsgemäße elektrische
Maschine zusätzlich
noch eine Rastverbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil.
Dadurch kann durch einen Formschluß eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen der
Bajonettverbindung auf einfache und kostengünstige sowie Bauraum sparende
Weise bereitgestellt werden, insbesondere wenn die elektrische Maschine
als in zwei Richtungen drehender Motor ausgebildet ist und somit
in beide Drehrichtungen Reaktionsmomente auf die Gehäusebauteile
wirken.
-
Die
Rastverbindung umfasst vorzugsweise eine elastisch gelagerte Rastnase,
welche in einer Rastausnehmung in Eingriff bringbar ist. Besonders bevorzugt
ist die Rastnase dabei als im Wesentlichen zylindrischer Stift ausgebildet.
-
Um
ein einfaches Ineingriffbringen der Rastverbindung zu ermöglichen,
umfasst vorzugsweise wenigstens ein Bauteil der Rastverbindung eine
Anlaufschräge.
-
Um
eine Endstellung einer Schließstellung der
Bajonettverbindung zu definieren, umfasst die Bajonettverbindung
vorzugsweise einen Anschlag. An diesem Anschlag liegt in der Schließstellung
der Bajonettverbindung somit das vorstehende Element der Bajonettverbindung
unmittelbar an.
-
Besonders
bevorzugt liegt in der Schließstellung
der Bajonettverbindung das vorstehende Element der Bajonettverbindung
am Anschlag an und gleichzeitig befindet sich die Rastverbindung
im eingerasteten Zustand. Somit ist die Bajonettverbindung in beide
Drehrichtungen gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Weiterhin kann
dadurch verhindert werden, dass in der Schließstellung der Bajonettverbindung
ein Spiel zwischen den beiden Gehäuseteilen vorhanden ist.
-
Vorzugsweise
ist das aufnehmende Element der Bajonettverbindung als ein sich
verjüngender Schlitz ausgebildet
und das vorstehende Element als ein vorstehender, stegartiger Ansatz.
Durch die Ausbildung des aufnehmenden Elements als sich verjüngenden
Schlitz kann in der Schließstellung
der Bajonettverbindung eine Klemmkraft zwischen dem stegförmigen Ansatz
und dem sich verjüngenden
Schlitz bereitgestellt werden, sodass die Bajonettverbindung selbst
eine Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen bereitstellt. Es sei angemerkt,
dass auch der stegförmige
Ansatz sich verjüngend
ausgebildet sein kann. Weiterhin kann zusätzlich noch eine Klemmkraft
zwischen Stirnflächen
des ersten und zweiten Gehäusebauteils
durch die Bajonettverbindung bereitgestellt werden.
-
Weiterhin
bevorzugt ist die Rastverbindung derart an der Bajonettverbindung
angeordnet, dass das vorstehende Element der Bajonettverbindung
die Rastverbindung betätigt.
Die Rastverbindung besteht dabei aus einem elastisch gelagerten
Element, welches infolge der Drehbewegung zum Ineingriffbringen
der Bajonettverbindung senkrecht zur Drehebene durch das vorstehende
Element der Bajonettverbindung bewegt wird, sodass das vorstehende
Element in das aufnehmende Element der Bajonettbewegung eingreifen
kann. Nachdem das vorstehende Element vollständig an dem elastisch gelagerten
Element der Rastverbindung vorbeigeführt wurde, geht dieses selbsttätig wieder
in seine Ausgangsstellung zurück
und verhindert, dass das vorstehende Element außer Eingriff von dem aufnehmenden
Element der Bajonettverbindung gelangt.
-
Vorzugsweise
umfasst die Rastverbindung zwei separate Rasteinrichtungen, welche
am Umfang des ersten Gehäuseteils
bzw. am Umfang des zweiten Gehäuseteils
einander gegenüber
liegend angeordnet sind. Dadurch wird eine redundante Absicherung
der Rastverbindung erreicht.
-
Die
erfindungsgemäße elektrische
Maschine mit der Bajonettverbindung der beiden Gehäuseteile wird
vorzugsweise bei Elektromotoren verwendet, welche in Kraftfahrzeugen
als Hilfseinrichtungen wie beispielsweise als Wischermotor, als
Motor für
elektrische Fensterheber, als Getriebemotor usw., verwendet wird.
Da die erfindungsgemäße Verbindung der
Gehäuseteile
dabei keinen zusätzlichen
Bauraum und keine zusätzlichen
Einzelteile benötigt, kann
sie besonders kostengünstig
bereitgestellt werden. Dabei ist sie weiterhin lösbar ausgebildet, sodass auch
ggf. Reparaturen bzw. ein Austausch von Einzelteilen der elektrischen
Maschine problemlos möglich
ist.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht
einer elektrischen Maschine mit einem Gehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
-
2 eine schematische perspektivische Teilansicht
einer elektrischen Maschine mit einem Gehäuse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung,
-
3 eine schematische perspektivische Teilansicht
der in 2 gezeigten elektrischen
Maschine aus einem anderen Blickwinkel, und
-
4 eine schematische perspektivische Teilansicht
einer elektrischen Maschine mit einem Gehäuse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
1 zeigt ein Gehäuse 1 eines
Elektromotors, welches aus einem topfförmigen Polgehäuse 2 und
einem im Wesentlichen scheibenförmigen
Lagerschild 3 besteht. Im Polgehäuse 2 sind in bekannter Weise
ein Stator und ein Rotor angeordnet, wobei eine Rotorwelle einerseits
im Polgehäuse 2 und
andererseits im Lagerschild 3 gelagert sind.
-
Das
Polgehäuse 2 ist
mit dem Lagerschild 3 über
eine Bajonettverbindung verbunden, wobei die Bajonettverbirdung
aus einem vorstehenden Element 5 und einem aufnehmenden
Element 6 besteht. Genauer weist das Polgehäuse 2 zwei
vorstehende Elemente 5 auf, welche an einander um 180° entgegegengesetzten
Positionen am Polgehäuse 2 angeordnet
sind. In entsprechender Weise sind am Lagerschild 3 zwei
aufnehmende Elemente 6 ausgebildet, welche jeweils eine
entsprechend dem vorstehenden Element 5 ausgestaltete Ausnehmung 4 aufweisen. Im
beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind die vorstehenden Elemente 5 am Polgehäuse 2 angeordnet und
die aufnehmenden Elemente 6 am Lagerschild 3 angeordnet.
Es ist jedoch selbstverständlich
auch möglich,
dass die vorstehenden Elemente am Lagerschild angeordnet sind und
die aufnehmenden Elemente am Polgehäuse angeordnet sind.
-
Wie
aus 1 ersichtlich ist,
sind die vorstehenden Elemente 5 bzw. die aufnehmenden
Elemente 6 einstückig
mit den jeweiligen Gehäusebauteilen ausgebildet.
Dadurch können
sie besonders kostengünstig
bereitgestellt werden.
-
Weiterhin
ist eine Rastverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil
vorgesehen. Die Rastverbindung umfasst eine Rastnase 7 sowie
eine Rastausnehmung 8. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rastnase 7 am Lagerschild 3 angeordnet
und die Rastausnehmung 8 am Polgehäuse 2 angeordnet.
Die Rastnase 7 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet
und weist eine Anlaufschräge 9 für einen
einfachen Eingriff mit der Rastausnehmung 8 auf. Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel
umfasst zwei Rastverbindungen, welche einander gegenüber liegend
angeordnet sind. Die Rastnasen 7 sind dabei jeweils an
Ringstegen 10 angeordnet und ebenfalls einstückig mit
dem Lagerschild 3 gebildet. Die Ringstege 10 geben
dabei der Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen eine zusätzliche
Stabilität.
Um eine elastische Lagerung der Rastnasen 7 zu erreichen,
weisen die Ringstege 10 an ihrem Fußbereich Aussparungen 11 auf, sodass
die Rastnasen 7 an freiliegenden Bereichen der Ringstege 10 angeordnet
sind (vgl. 1). Dadurch
können
federnde Eigenschaften für
die Rastverbindung erhalten werden, sodass die Rastnasen jeweils
automatisch wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.
-
Zum
Verbinden der beiden Gehäuseteile wird
das Lagerschild 3 an das Polgehäuse 2 angesetzt und
es wird eine Relativdrehung zwischen den beiden Gehäuseteilen
ausgeführt,
bis die vorstehenden Elemente 5 in die aufnehmenden Elemente 6 eingeführt sind.
Um hierbei eine definierte Stellung zwischen den vorstehenden Elementen
und den aufnehmenden Elementen zu ermöglichen, ist zusätzlich an
den aufnehmenden Elementen 6 ein Anschlag 12 ausgebildet.
In der Schließstellung
der Bajonettverbindung liegt somit das vorstehende Element 5 am
Anschlag 12 an. Gleichzeitig befindet sich auch die Rastverbindung
im Eingriff, d.h. die Rastnase 7 ist in die Rastausnehmung 8 eingerastet.
Dadurch wird sichergestellt, dass in keine Drehrichtung ein Spiel zwischen
dem Polgehäuse 2 und
dem Lagerschild 7 vorhanden ist. Weiterhin wird dadurch
sichergestellt, dass ein unbeabsichtigtes Lösen der Bajonettverbindung
nicht möglich
ist. Somit wird eine sichere Verbindung der beiden Gehäusebauteile
bereitgestellt, ohne dass ein Spiel in einer der beiden Drehrichtungen
vorhanden ist.
-
Zum
Lösen des
Lagerschilds 3 vom Polgehäuse 2 müssen die
Rastnasen 7 gegen ihre Eigenelastizität nach innen aus den Rastausnehmungen 8 gedrückt werden
und anschließend
die beiden Gehäusebauteile
relativ gegeneinander verdreht werden, bis die Bajonettverbindung
außer
Eingriff gelangt. Nach der Trennung der beiden Gehäusebauteile
federn die beiden Rastnasen 7 wieder in ihre Ausgangsstellung
zurück.
Somit kann ein zerstörungsfreies
Lösen der
beiden Gehäusebauteile
auf schnelle und einfache Weise ermöglicht werden. Erfindungsgemäß sind dabei
keine zusätzlichen
einzelnen Bauteile notwendig. Es sei weiterhin angemerkt, dass die
Elemente der Bajonettverbindung auch derart am Polgehäuse 2 bzw.
am Lagerschild 3 angeordnet sein können, dass diese nach innen
gerichtet sind, sodass kein zusätzlicher,
radial nach außen
stehender Bauraum notwendig ist.
-
Für eine einfachere
Montage bzw. Demontage sind am Polgehäuse 2 abgeflachte
Bereiche ausgebildet, an welchen die Rastausnehmungen 8 angeordnet
sind. In entsprechender Weise sind auch an dem Lagerschild 3 abgeflachte
Bereiche ausgebildet, sodass die Montage der Gehäusebauteile vereinfacht werden
kann.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ein Gehäuse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Funktional gleiche Bauteile
sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
-
Das
zweite Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied
zum ersten Ausführungsbeispiel
beim zweiten Ausführungsbeispiel
die Rastverbindung unterschiedlich ausgestaltet ist. Genauer besteht
die Rastverbindung des zweiten Ausführungsbeispiels aus einem federnden
Rastelement 13, welches eine Anlaufschräge 9 aufweist. Das
federnde Rastelement 13 ist integral mit dem Lagerschild 3 gebildet
und unmittelbar benachbart zum aufnehmenden Element 6 der
Bajonettverbindung angeordnet. Am Polgehäuse 2 sind zwei vorstehende
Elemente 5 der Bajonettverbindung ausgebildet. Die vorstehenden
Elemente 5 sind dabei vom Gehäuserand nach innen vorstehend.
-
Zur
Verbindung des Polgehäuses 2 mit
dem Lagerschild 3 werden die vorstehenden Elemente 5 an
entsprechenden Freiräumen
am Lagerschild 3 benachbart den Ringstegen 10 angesetzt
und anschließend
erfolgt eine Relativdrehung der beiden Gehäuseteile 2, 3 zueinander.
Durch die Relativverdrehung der beiden Gehäuseteile zueinander berühren die vorstehenden
Elemente 5 zuerst jeweils die Anlaufschrägen 9 der
federnden Rastelemente 13 und drücken diese bei weiterer Relativdrehung
in Pfeilrichtung R in Richtung des Polgehäuses 2. Mit zunehmender
Relativverdrehung werden die vorstehenden Elemente 5 an
den federnden Rastelementen 13 in Umfangsrichtung vorbeigeführt und
in die Ausnehmungen 4 der Aufnehmelemente 6 eingeführt.
-
In
der Endstellung, in der die vorstehenden Elemente 5 am
Anschlag 12 anliegen, kehrt das federnde Rastelement 13 selbsttätig wieder
in seine Ausgangsstellung zurück
und verhindert ein Zurückdrehen
der vorstehenden Elemente 5 aus der Ausnehmung 4.
Da an der zum aufnehmenden Element 6 gerichteten Seite
des federnden Rastelements 13 keine Anlaufschräge ausgebildet
ist, kann ein Lösen der
Bajonettverbindung nur unter Aufwendung einer hohen Kraft bewerkstelligt
werden, sodass ein unbeabsichtigtes Lösen der Bajonettverbindung
nicht möglich
ist. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel,
sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 4 ein
Gehäuse
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei funktional gleiche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet sind.
-
Im
Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen umfasst beim
dritten Ausführungsbeispiel
die Bajonettverbindung einen im Polgehäuse 2 gebildeten Schlitz 15.
Im Schlitz 15 ist an dessen Ende ein sich verjüngender
Bereich 16 angeordnet. Am Lagerschild 3 umfasst
die Bajonettverbindung ein vorstehendes Element 17, welches
im Wesentlichen quaderförmig
ausgebildet ist. Wie aus 4 ersichtlich
ist, weist der Schlitz 15 im Wesentlichen eine L-Form auf,
wobei der kurze Schenkel des L-förmigen
Schlitzes am Rand des Polgehäuses 2 angesetzt
ist. Durch unterschiedliche geometrische Auslegung der Elemente 17, 15 kann
auch eine definierte Polgehäuseposition
zum Flansch realisiert werden. Dies kann auch für die Magnetisierung bzw. zur
Verhinderung eines Falscheinbaus bzw. zur Drehrichtungsfestlegung
verwendet werden.
-
Zur
Montage der beiden Gehäusebauteile 2, 3 wird
das Polgehäuse 2 auf
das Lagerschild 3 derart aufgesetzt, dass das vorstehende
Element 17 in den kurzen Schenkel des Lförmigen Schlitzes 15 eingeführt wird
und anschließend
eine Relativverdrehung der beiden Gehäusebauteile 2, 3 zueinander
ausgeführt
wird. Dadurch kommt das vorstehende Element 17 mit dem
sich verjüngenden
Bereich 16 des Schlitzes in Kontakt und stellt eine Klemmkraft
bereit, welche eine Relativbewegung in axialer Richtung (d.h. Längsachse
des Poltopfes) der beiden Gehäusebauteile
zueinander verhindert. Weiterhin kommen, wie im ersten Ausführungsbeispiel,
Rastnasen 7 mit im Polgehäuse 2 gebildeten Rastausnehmungen 8 in Eingriff,
sodass ein unbeabsichtiges Lösen
der Bajonettverbindung verhindert wird. Somit stellt das dritte Ausführungsbeispiel
eine doppelte Verdrehsicherung einerseits durch die Klemmverbindung
zwischen dem vorstehenden Element 7 und dem Schlitz 15 als auch
durch die Rastverbindung der Rastnasen 7 in den Rastausnehmungen 8 bereit.
Weiterhin stellt die Klemmverbindung eine Spielfreiheit der Bajonettverbindung
bereit.
-
Die
erfindungsgemäßen elektrischen
Maschinen werden insbesondere als Elektromotoren in Kraftfahrzeugen
eingesetzt, bei denen eine schnelle und bauraum- sowie gewichtsoptimierte
Verbindung notwendig ist. Beispielsweise können derartige elektrische
Motoren als Wischermotor, als Motor für elektrische Fensterheber,
als Getriebemotor, als Verstellmotor für Sitze und weitere, elektrisch
betriebene Komfortanwendungen in Fahrzeugen verwendet werden.