DE19733884A1 - Ankerwellen-Halterungsstruktur zur Verwendung in einem Elektromotor - Google Patents
Ankerwellen-Halterungsstruktur zur Verwendung in einem ElektromotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor in der
Elektronik an Bord eines Fahrzeuges, und insbesondere eine
Halterungsstruktur für die Ankerwelle des Motors zur Verwen
dung in dem Motor.
Wenn eine Ankerwelle drehbar durch ein Lager auf einem Joch
oder einer Halterung in dieser Art von Motor gehaltert ist,
müssen axiale und radiale Verschiebungen des Lagers begrenzt
werden. Insbesondere in einem Motor zum Antreiben eines Kol
bens, welcher in einer Antiblockier-Bremsvorrichtung verwen
det wird, bei der eine radiale Belastung auf seine Ankerwelle
wirken kann, sollte der Beschränkung der radialen Bewegung
des Lagers Beachtung geschenkt werden. Wie in der japanischen
ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-184344 offenbart,
werden Nuten vorgesehen, wo der Außenring der Lager und das
Gehäuse der Lager installiert sind, und Harz wird in die Nu
ten eingebracht, um die axialen und radialen Bewegungen der
Lager zu beschränken. Bei diesem Verfahren jedoch muß das
Harz eine hinreichende Beständigkeit aufweisen. Nach einer
langen Betriebszeitspanne altert das Harz und versetzt da
durch die Lager in einen Zustand losen Eingriffs. Weiterhin
ist ein zusätzlicher Herstellungsschritt zum Einsetzen des
Harzes in die Nuten erforderlich, welcher die Produktionsef
fizienz erniedrigt.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat herausgefunden,
daß das Problem der axialen und radialen Verschiebungen einer
Ankerwelle durch Preßsitz-Einpassung der Ankerwelle in den
Innenring des Lagers, wobei der Außenring des Lager in das
Joch und die Halterung mit einem Preßsitz eingepaßt ist, ge
löst wird.
Wie in Fig. 10 gezeigt, verwenden einige Motoren ein zylin
drisches Joch 2, welches an einem Ende geöffnet und am ande
ren Ende geschlossen ist, und Haltebolzen 16 sind von der
Seite des geschlossenen Endes des Jochs 2a eingeschraubt, um
das Joch 2 an einer Halterung 3 anzubringen. Der Außenring 9b
des Lagers 9 ist mit Preßsitz in das Joch 2 eingepaßt, wäh
rend eine Ankerwelle 4 mit Preßsitz in den Innenring 9a des
Lagers 9 eingepaßt ist. Diese Anordnung leidet unter dem fol
genden Problem.
Wenn der Außenring 9b des Lagers 9 in ein Lagergehäuse 2b,
das am geschlossenen Ende 2a des Jochs 2 gebildet ist, mit
Preßsitz eingepaßt ist, kann eine Spannung oberhalb eines zu
lässigen Grades radial an das Lager 9 angelegt werden. Da das
Lager 9 ein Kugellager ist, kann es unter solch einer radia
len Spannung beschädigt werden und mit einer Fehlfunktion be
ginnen. Aus diesem Grund muß die Preßsitz-Belastung auf den
Außenring 9b, P1, kleiner als die zulässige radiale Bela
stung, PR, sein (somit P1 < PR). Da die Dimensionen des La
gergehäuses 2b innerhalb einer Nenntoleranz variieren, ist
die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b von Produkt zu
Produkt innerhalb eines Bereichs unterhalb der zulässigen ra
dialen Belastung PR verschieden. Wenn der Außenring 9b mit
Preßsitz eingepaßt ist, verbleibt er anstoßend am geschlosse
nen Ende 2c des Lagergehäuses 2b (siehe Fig. 12).
Dann wird die Ankerwelle 4 mit Preßsitz in den Innenring 9a
des Lagers 9, das bereits im Lagergehäuse 2b mit Preßsitz
eingepaßt ist, mit Preßsitz eingepaßt, und zwar unter Verwen
dung einer Einspannvorrichtung E, die von dem geschlossenen
Ende 2c des Lagergehäuses einsetzbar ist, wie in Fig. 11 ge
zeigt. Falls die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a grö
ßer als die zulässige axiale Belastung PA des Lagers 9 ist,
wirkt eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Bela
stung PA auf das Lager 9, wenn das geöffnete Ende des Jochs 2
gegen die Halterung 3 stößt, und das Lager 9 kann beschädigt
werden. Die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a muß klei
ner eingestellt werden als die zulässige axiale Belastung PA
(P2 < PA).
Aus der obigen Diskussion leidet der Zusammenbau des
Innen- und Außenrings 9a, 9b des Lagers 9, des Jochs 2 und der An
kerwelle 4 in ihrem zusammengebauten Zustand unter Variatio
nen in der Beziehung der Design-Parameter, und zwar folgen
dermaßen.
- a) Preßsitz-Belastung des Innenrings < Preßsitz-Belastung des Außenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P2 < P1 < PP < PA);
- b) Preßsitz-Belastung des Außenrings < Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P1 < P2 < PP < PA);
- c) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < Preßsitz-Belastung des Außenrings < zulässige axiale Belastung (P2 < PP < P1 < PA);
- d) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < zulässige axiale Belastung < Preß sitz-Belastung des Außenrings (P2 < PP < PA < P1).
Die konstante Druckbelastung PP einer Pressung oder einer
Einspannvorrichtung bedeutet eine Belastungsgrenze, welche
bei der Preßsitz-Einpassung des Innenrings 9a des Lagers 9
involviert ist, und ist größer eingestellt als die Preßsitz-Be
lastung P2 des Innenrings 9a, aber kleiner als die zulässi
ge axiale Belastung PA des Lagers (somit P2 < PP < PA).
In a) und b) der obigen Fälle a)-d) ist die Preßsitz-Be
lastung P1 des Außenrings 9b kleiner als die konstante
Druckbelastung PP der Pressung (P1 < PP). Jetzt wird der In
nenring 9a um die Ankerwelle 4 mit Preßsitz eingepaßt. Wenn
der Innenring 9a weiter gepreßt wird, sogar nachdem das offe
ne Ende des Jochs 2 gegen die Halterung 3 stößt, bewegt sich
der Außenring 9b zusammen mit dem Innenring 9a zum offenen
Ende des Jochs, da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings
9b kleiner als die konstante Druckbelastung PP ist. Diese Be
wegung wird durch einen Stufenabschnitt 4b gestoppt, der auf
der Ankerwelle 4 gebildet ist, wenn der Innenring 9a ihn be
rührt, und somit stoppt das Pressen des Innenrings 9a durch
die Einspannvorrichtung E, wenn die konstante Druckbelastung
PP der Pressung erreicht ist. Ein Spalt S wird zwischen dem
geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses 2 und dem Außenring
9b belassen, da das Lager 9 zum offenen Ende des Jochs 2
(siehe Fig. 13(X)) verschoben wird.
Wenn die Haltebolzen 16 mit einem konstant gesteuerten
Drehmoment festgezogen werden, um das Joch an der Halterung 3
zu befestigen, wird das Joch 2 deformiert, so daß es in axia
ler Länge verkürzt wird. Die Deformationsgröße D kann größer
als der Spalt S sein (D < S). Falls dies der Fall ist, wird
der Außenring 9b des Lagers 9 zum offenen Ende des Jochs
durch das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses gezwängt,
obwohl der Innenring 9a bereits in Kontakt mit dem Stufenab
schnitt 4b ist und nicht in der Lage ist, sich zu bewegen.
Eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA
kann zwischen dem Innenring 9a und dem Außenring 9b wirken,
so daß das Lager 9 möglicherweise zerbricht (siehe
Fig. 13(Y)).
In den Fällen c) und d) ist die Preßsitz-Belastung P1 des Au
ßenrings 9b größer als die konstante Druckbelastung PP der
Pressung (P1 < PP). Bei der Preßsitz-Einpassung des Innen
rings 9a um die Ankerwelle kann der Innenring 9a weiter ge
preßt werden, nachdem das offene Ende des Jochs 2 an die Hal
terung 3 stößt. Da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings
9b größer als die konstante Druckbelastung PP der Pressung
ist, bleibt der Außenring 9b ruhig, und somit bewegt sich we
der der Innenring 9a noch der Außenring 9b. Wenn die konstan
te Druckbelastung PP erreicht wird, wird das Pressen des In
nenrings 9a durch die Einspannvorrichtung E gestoppt. Der
Spalt S wird zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenab
schnitt 4b der Ankerwelle 4 belassen (siehe Fig. 14(X)).
Wenn die Haltebolzen 16 durch ein konstant gesteuertes
Drehmoment befestigt werden, um das Joch an der Halterung 3
zu befestigen, wird das Joch 2 deformiert, um in seiner axia
len Länge verkürzt zu werden. Der Außenring 9b des Lagers 9
wird zum offenen Ende des Jochs durch das geschlossene Ende
2c des Lagergehäuses gezwängt, und somit werden sowohl der
Innenring 9a als auch der Außenring 9b zum offenen Ende des
Jochs bewegt. Falls die Deformation des Jochs 2 größer als
der Spalt ist (D < S), würde der Außenring 9b durch das ge
schlossene Ende 2c des Lagergehäuses zum offenen Ende des
Jochs gezwängt, sogar nachdem der Innenring 9a in Berührung
steht und dann beschränkt wird durch den Stufenabschnitt 4b
der Ankerwelle 4. Daraus resultierend kann eine Belastung
oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA zwischen dem In
nenring 9a und dem Außenring 9b wirken, was das Lager 9 mög
licherweise zerreißt (siehe Fig. 14(Y)).
In jeglichem der Fälle a) bis d) gibt es eine Möglichkeit,
daß eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung
PA des Lagers wirkt, wenn die Haltebolzen befestigt werden.
Um dieses Problem zu lösen, wird, nachdem der Außenring in
das Lagergehäuse mit Preßsitz eingepaßt ist, die Seite des
Außenrings des Lagers zum offenen Ende des Jochs mit dem Joch
über eine Einstemmung oder Verstemmung befestigt, wobei bei
spielsweise der Außenring gegen das geschlossene Ende des La
gergehäuses stößt, so daß der Außenring sich nicht während
der Preßsitzeinpassung des Innenrings um die Ankerwelle be
wegt. Bei diesem Verfahren jedoch ist ein zusätzlicher Her
stellungsschritt des Einstemmens erforderlich, was die Pro
duktionseffizienz erniedrigt.
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das
obige Problem zu lösen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 gelöst,
also durch eine Halterungsstruktur für eine Ankerwelle zur
Verwendung in einem Elektromotor, welche aufweist: ein zylin
drisches Joch, das an einem Ende geöffnet ist, eine Halte
rung, die am offenen Ende des Jochs angebracht ist, und Hal
tebolzen, welche vom geschlossenen Ende des Jochs einge
schraubt und angezogen werden, um das Joch an der Halterung
zu befestigen, welches ein Lager aufweist, ein Lagergehäuse,
das in dem geschlossenen Ende des Jochs gebildet ist, und ei
ne Ankerwelle, die an einem Ende drehbar durch das Lager am
Lagergehäuse gehaltert ist, wobei ein Außenring des Lagers in
das Lagergehäuse mit Preßsitz eingepaßt ist und ein Innenring
des Lagers mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt ist, wo
bei die Ankerwelle an einem Ende einen Innenring-Aufnahme
abschnitt aufweist, der die Verschiebung des Innenrings zum
offenen Ende des Jochs beschränkt, wobei das Lagergehäuse ei
nen Außenring-Aufnahmeabschnitt aufweist, der die Verschie
bung des Außenrings in der Richtung entgegengesetzt zur Rich
tung zum offenen Ende des Jochs beschränkt, und wobei eines
von einem Innenringspalt zwischen dem Innenring-Aufnahme
abschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Innenring-Auf
nahmeabschnitt, einem Außenringspalt zwischen dem Außen
ring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüber dem Außenring-Auf
nahmeabschnitt und der Summe des Innenringspalts und des
Außenringspalts in einem Zustand vor dem Anziehen der Halte
bolzen zum Befestigen des Jochs an der Halterung größer ein
stellbar ist als die axiale Deformation des Jochs, die vom
Anziehen der Haltebolzen herrührt.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe ebenfalls nach An
spruch 2 gelöst, also durch eine Halterungsstruktur für eine
Ankerwelle zur Verwendung in einem Elektromotor, welche auf
weist: ein zylindrisches Joch, das an einem Ende geöffnet
ist, eine Halterung, die am offenen Ende des Jochs angebracht
ist, und Haltebolzen, die vom geschlossenen Ende des Jochs
eingeschraubt und angezogen werden, um das Joch an der Halte
rung zu befestigen, welches ein Lager aufweist, ein Lagerge
häuse, das in dem geschlossenen Ende des Jochs gebildet ist,
und eine Ankerwelle, die an einem Ende drehbar durch das La
ger am Lagergehäuse gehaltert ist, wobei ein Außenring des
Lagers mit Preßsitz in das Lagergehäuse eingepaßt ist, und
ein Innenring des Lagers mit Preßsitz um die Ankerwelle ein
gepaßt ist, wobei die Ankerwelle an einem Ende einen Innen
ring-Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher die Verschiebung des
Innenrings zum offenen Ende des Jochs hin beschränkt, wobei
das Lagergehäuse einen Außenring-Aufnahmeabschnitt aufweist,
welcher die Verschiebung des Außenrings in der Richtung ent
gegengesetzt zur Richtung zum offenen Ende des Jochs be
schränkt, und wobei ein Spalt zumindest entweder zwischen dem
Innenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüberliegend
dem Innenring-Aufnahmeabschnitt oder zwischen dem Außenring-
Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Außen
ring-Aufnahmeabschnitt belassen ist, wenn die Haltebolzen an
gezogen werden, um das Joch an der Halterung zu befestigen.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Aus
führungsbeispiels mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Elektromotors nach
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Explosionsansicht des Elektromotors;
Fig. 3 die Zusammenbauprozedur des Elektromotors;
Fig. 4 die Zusammenbauprozedur des Elektromotors;
Fig. 5 die Zusammenbauprozedur des Elektromotors;
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht zum Zeigen eines ersten
Lagerabschnitts, wobei sein Außenring mit Preßsitz
eingepaßt ist;
Fig. 7(X) und 7(Y)
entsprechend den Fällen a) und b) eine vergrößerte
Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei der In
nenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine ver
größerte Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei
die Haltebolzen jeweils angezogen sind;
Fig. 8(X) und 8(Y)
entsprechend den Fällen c) und d) eine vergrößerte
Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei der In
nenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine ver
größerte Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei
die Haltebolzen jeweils festgezogen sind;
Fig. 9(X) und 9(Y)
entsprechend dem Fall f) eine vergrößerte Ansicht
des ersten Lagerabschnitts, wobei der Innenring mit
Preßsitz eingepaßt ist, und eine vergrößerte An
sicht des ersten Lagerabschnitts, wobei die Halte
bolzen jeweils festgezogen sind;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines Elektromotors zur
Illustration des Problems nach dem Stand der Tech
nik;
Fig. 11 ein Diagramm der Zusammenbauprozedur des Motors zur
Illustration des Problems nach dem Stand der Tech
nik;
Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht des Standes der Technik
zum Zeigen des Lagers, wobei der Außenring mit
Preßsitz angepaßt ist;
Fig. 13(X) und 13(Y)
entsprechend den Fällen a) und b) beim Stand der
Technik eine vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei
der Innenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine
vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei die Haltebol
zen jeweils angezogen sind; und
Fig. 14(X) und 14(Y)
entsprechend den Fällen c) und d) beim Stand der
Technik eine vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei
der Innenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine
vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei die Haltebol
zen jeweils festgezogen sind.
Mit Bezug auf die Zeichnungen werden die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung jetzt erörtert.
Ein Elektromotor 1 für eine Antiblockier-Bremsvorrichtung ist
in Fig. 1 gezeigt. Der Elektromotor 1 umfaßt eine Ankerwelle
4, die an einem Joch 2 an einem Ende und an einer Pumpenhal
terung 3 am anderen Ende, wie später beschrieben wird, dreh
bar gehaltert ist, einen Ankerkern 5 und einen Kommutator 6,
welche einteilig mit der Ankerwelle 4 verbunden sind, Bürsten
7, welche in Kontakt mit dem Kommutator 6 gehalten sind, und
Permanentmagneten 8, welche fest auf dem inneren Umfangsbe
reich des Jochs 2 angebracht sind. Der Elektromotor 1 hat ei
ne grundlegende Struktur, die im wesentlichen gleich derjeni
gen nach dem Stand der Technik ist.
Das Joch 2 weist eine zylindrische Form mit einem geschlosse
nen Ende auf einer Seite auf, in dem ein Lagergehäuse 2b ge
bildet ist. Das Lagergehäuse 2b haltert drehbar ein Ende der
Ankerwelle 4 durch ein erstes Lager 9. Ein Innenring 9a des
ersten Lagers 9 ist um den Halterungsabschnitt 4a mit kleinem
Durchmesser, der an einem Ende der Ankerwelle 4 gebildet ist,
mit Preßsitz eingepaßt, während ein Außenring 9b des ersten
Lagers 9 mit Preßsitz in den inneren kreisförmigen Abschnitt
des Lagergehäuses 2b eingepaßt ist. Die Preßsitz-Einpaß
prozedur für das Lager 9 wird später beschrieben.
Die Ankerwelle 4 weist einen Stufenabschnitt 4b (entsprechend
dem Innenring-Aufnahmeabschnitt bei der vorliegenden Erfin
dung) zwischen seinem Halterungsabschnitt 4a mit geringem
Durchmesser und seinem Abschnitt mit großem Durchmesser zur
Halterungsseite des Motors (zur Seite des offenen Endes des
Jochs) auf. Der Stufenabschnitt 4b beschränkt die axiale Ver
schiebung des Innenrings 9a des ersten Lagers zum offenen En
de des Jochs. Die Verschiebung des Innenrings 9a des ersten
Lagers in die entgegengesetzte Richtung, nämlich weg von dem
offenen Ende des Jochs, wird durch das geschlossene Ende 2c
des Lagergehäuses 2b (entsprechend dem Außenring-Aufnahme
abschnitt bei der vorliegenden Erfindung) beschränkt. Das ge
schlossene Ende 2c des Lagergehäuses ist mit einem Einspann
vorrichtungs-Einsetzloch 2d versehen.
Jetzt sei SB eines von einem Innenringspalt zwischen dem Stu
fenabschnitt 4b der Ankerwelle 4 und dem Innenring 9a des er
sten Lagers gegenüberliegend dem Stufenabschnitt 4b, einem
Außenringspalt zwischen dem geschlossenen Ende 2c des Lager
gehäuses und dem Außenring 9b des ersten Lagers gegenüberlie
gend dem geschlossenen Ende 2c und der Summe des Innenring
spalts und des Außenringspalts vor dem Festziehen der
Haltebolzen 16 zum Befestigen des Jochs 2 an der Pumpenhalterung
3, und dann wird der Spalt SB größer als die axiale Verzer
rung des Jochs 2 eingestellt, welche vom Festziehen der Hal
tebolzen 16 herrührt (somit SB < D). Weiterhin wird, wenn die
Haltebolzen 16 angezogen sind, entweder der Innenringspalt
oder der Außenringspalt als ein Spalt SA belassen.
Die Pumpenhalterung 3 wird fest am offenen Ende des Jochs 2
angebracht. Die Pumpenhalterung 3 hat einen Hohlzylinderab
schnitt 3a, der kollinear mit der Achse α der Ankerwelle 4
angeordnet ist, und das andere Ende der Ankerwelle 4 wird auf
den Hohlzylinderabschnitt 3a projiziert. Das andere Ende der
Ankerwelle 4 ist drehbar durch ein zweites Lager 11 im
Hohlzylinderabschnitt 3a gehaltert. Die Zusammenbauprozedur
des zweiten Lagers 11 und der Ankerwelle 4 in dem Hohlzylin
derabschnitt 3a wird später beschrieben.
Die Pumpenhalterung 3 enthält eine Vielzahl von Komponenten
zum Bilden einer Kolbenpumpe zur Verwendung in der Anti
blockier-Bremsvorrichtung, und zwar einschließlich einer Verbin
dungsstange, eines Kolbens, eines Zylinders (alle diese sind
nicht gezeigt).
Eine Ausgangswelle 4c mit geringem Durchmesser, deren Achse β
von der Achse α der Ankerwelle 4 versetzt ist, ist an dem an
deren Ende der Ankerwelle 4 projiziert in dem Hohlzylinderab
schnitt 3a angeordnet, und zwar oberhalb der Position des
zweiten Lagers 11. Die Basis der Verbindungsstange ist mit
der versetzten Ausgangswelle 4c über ein drittes Lager 12
verbunden. Ein Kolben ist an dem Ende der Verbindungsstange
angebracht, und zusammen mit der Drehung der Ankerwelle 4
läuft der Kolben radial bezüglich der Ankerwelle innerhalb
des Zylinders hin und her, um so Bremsöl zuzuführen.
Die Haltebolzen 16 werden vom geschlossenen Ende 2a des Jochs
2 eingesetzt und dann in Gewindelöcher 3d, welche in der
Pumpenhalterung 3 ausgebildet sind, eingeschraubt. Die Haltebol
zen 16 befestigen das Joch 2 und die Pumpenhalterung 3 als
einteiligen Körper.
Mit Bezug auf Fig. 3 bis 5 wird jetzt die Zusammenbauprozedur
des Elektromotors 1 erörtert. Der Außenring 11b des zweiten
Lagers 11 wird zunächst mit Preßsitz in einen Lagersockel 3b,
der im Hohlzylinderabschnitt 3a der Pumpenhalterung 3 nahe
ihrem Eingriffsende mit dem Joch 2 gebildet ist, eingepaßt.
Eine Basiseinheit 13 mit Bürsten 17 wird dann an dem Ein
griffsende der Pumpenhalterung 4 mit dem Joch 2 angebracht.
Einspannvorrichtungen A, B und C werden verwendet, um das an
dere Ende der Ankerwelle 4 der Ankeranordnung 14, in den die
Ankerwelle 4, der Ankerkern 5, der Kommutator 6 und derglei
chen zusammengebaut werden (siehe Fig. 3), in den Innenring
11a des zweiten Lagers 11 mit Preßsitz einzupassen. Die Ein
spannvorrichtung A wird von der Seite gegenüberliegend der
Jochanbringungsseite in die Pumpenhalterung 3 eingesetzt und
haltert den Innenring 11a des zweiten Lagers 11. Die Ein
spannvorrichtung B preßt das eine Ende der Ankerwelle 4. Die
Einspannvorrichtung C führt und leitet das andere Ende der
Ankerwelle 4 in den Innenring 11a des zweiten Lagers.
Der Außenring 9b des ersten Lagers 9 wird mit Preßsitz in das
Joch-Lagergehäuse 2b einer Jocheinheit 15 eingepaßt, in der
Permanentmagneten 8 auf dem inneren Umfangsbereich des Jochs
2 angebracht sind, bis ein Ende des Außenrings 9b gegenüber
liegend der Seite des offenen Endes des Jochs gegen das ge
schlossene Ende 2c des Lagergehäuses stößt.
Die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b wird kleiner ein
gestellt als die zulässige radiale Belastung PR des ersten
Lagers 9 (P1 < PR). Da die Dimensionen des Lagergehäuses 2b
innerhalb des Toleranzbereichs variieren, unterscheidet sich
die tatsächliche Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b von
Produkt zu Produkt innerhalb eines Bereichs unterhalb der zu
lässigen radialen Belastung PR des ersten Lagers 9.
Als nächstes wird der Innenring 9a des ersten Lagers 9, des
sen Außenring 9b bereits in die Jocheinheit 15 mit Preßsitz
eingepaßt ist, mit Preßsitz um den Halterungsabschnitt 4a und
dem einen Ende der Ankerwelle 4 der Ankerwellenanordnung 14
eingepaßt, welche an der Pumpenhalterung 3 unter Verwendung
der Einspannvorrichtungen D und E (siehe Fig. 4) angebracht
ist. Die Einspannvorrichtung D haltert das andere Ende der
Ankerwelle 4 und die Pumpenhalterung 3. Die Einspannvorrich
tung E wird durch das Einspannvorrichtungs-Einsetzloch 2d des
Jochs 2 eingesetzt, um den Innenring 9a des ersten Lagers zu
pressen.
Die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a wird kleiner ein
gestellt als die zulässige axiale Belastung PA des ersten La
gers 9 (P2 < PA). Falls das Pressen des Innenrings 9a konti
nuierlich durchgeführt wird, stößt die offene Endfläche des
Jochs 2 gegen die Bodenfläche eines kreisförmigen Sockelbe
reichs 3c, der in der Pumpenhalterung 3 auf ihrer Eingriffs
seite mit dem Joch gebildet ist. Die Preßaktion wird noch
fortgeführt, bis die konstante Druckbelastung PP der Pres
sung, insbesondere der Einspannvorrichtung E, erreicht wird.
Die konstante Druckbelastung PP wird kleiner eingestellt als
die zulässige axiale Belastung PA des ersten Lagers, aber
größer als die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a des
ersten Lagers (somit P2 < PP < PA).
Das offene Ende des Jochs 2 steht in Eingriff mit dem
Sockelabschnitt 3c, welcher in der Pumpenhalterung 3 gebildet
ist, und zwar in einer Drucklagerverbindungsart. Sogar falls
es einen Versatz in den Achsen des ersten Lagers 9, das in
das Joch 2 mit Preßsitz eingepaßt ist, und des zweiten Lagers
11, das mit Preßsitz in die Pumpenhalterung 3 mit Preßsitz
eingepaßt ist, gibt, kann der Achsenversatz durch den Druck
lagerverbindungsabschnitt aufgenommen werden.
Das dritte Lager 12 wird mit Preßsitz um die versetzte Aus
gangswelle 4c, welche in der Jocheinheit 15 angebracht ist,
angebracht, und zwar unter Verwendung der Einspannvorrichtun
gen F, G und H (siehe Fig. 5). Die Einspannvorrichtung F hal
tert das eine Ende der Ankerwelle 4, die Einspannvorrichtung
G preßt das dritte Lager 12, und die Einspannvorrichtung H
führt und leitet den Innenring 12a des dritten Lagers 12 um
die versetzte Ausgangswelle 4c.
Wenn das dritte Lager 12 mit Preßsitz eingepaßt ist, werden
die Haltebolzen 16 von dem geschlossenen Ende 2a des Jochs 2
eingesetzt und in die Gewindelöcher 3d geschraubt, welche in
der Pumpenhalterung 3 gebildet sind, um das Joch 2 an der
Pumpenhalterung 3 anzubringen.
Gezeigt in Fig. 1 sind weiterhin ein Stecker 17, der elek
trisch mit einer externen Stromversorgung verbunden wird,
welche Strom an die Bürsten 7 liefert, ein Deckel aus wasser
abstoßendem Harz zum Bedecken des gesamten Jochs 2 zur Was
serdichtigkeit des Elektromotors 1 und ein Dichtungselement
19 zum Dichten der Seite des Hohlzylinderabschnitts 3a gegen
überliegend seiner Eingriffsseite mit dem Joch.
In der Stufe vor dem Festziehen der Haltebolzen 16 zum Befe
stigen des Jochs 2 an der Pumpenhalterung 3 sind die Preß
sitz-Belastung P1 des Außenrings 9b, die Preßsitz-Belastung
P2 des Innenrings 9a des ersten Lagers 9, die zulässige axia
le Belastung PA des ersten Lagers 9 und die konstante Druck
belastung PP der Pressung während des Pressens des Innenrings
9a von Produkt zu Produkt verschieden aufeinander bezogen,
und zwar wie folgt.
- a) Preßsitz-Belastung des Innenrings < Preßsitz-Belastung des Außenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P2 < P1 < PP < PA);
- b) Preßsitz-Belastung des Außenrings < Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P1 < P2 < PP < PA);
- c) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < Preßsitz-Einpassungsbelastung des Außenrings < zulässige axiale Belastung (P2 < PP < P1 < PA);
- d) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < zulässige axiale Belastung < Preß sitz-Belastung des Außenrings (P2 < PP < PA < P1).
In a) und b) der obigen Fälle a)-d) ist die Preßsitz-Be
lastung P1 des Außenrings 9b kleiner als die konstante
Druckbelastung PP der Pressung (P1 < PP). Jetzt wird der In
nenring 9a mit Preßsitz um die Ankerwelle 4 eingepaßt. Wenn
der Innenring 9a weiter gepreßt wird, sogar nachdem das offe
ne Ende des Jochs 2 gegen die Bodenfläche des Sockelab
schnitts 3c, der in der Pumpenhalterung 3 gebildet ist,
stößt, bewegt sich der Außenring 9b zusammen mit dem Innen
ring 9a zum offenen Ende des Jochs, da die Preßsitz-Belastung
P1 des Außenrings 9b kleiner als die konstante Druckbelastung
PP ist. Diese Bewegung wird durch den Stufenabschnitt 4b ge
stoppt, der an der Ankerwelle 4 gebildet ist, wenn ihn der
Innenring 9a berührt, und somit stoppt das Pressen des Innen
rings 9a, wenn die konstante Druckbelastung PP der Pressung
erreicht ist. Der Spalt SB wird zwischen dem geschlossenen
Ende 2c des Lagergehäuses 2 und dem Außenring 9b belassen
(siehe Fig. 7(X)). Wie bereits beschrieben, wird der Spalt SB
so eingestellt, daß er größer als die axiale Verzerrung D des
Jochs 2 ist, welche von dem Festziehen der Haltebolzen 16
herrührt (somit SB < D).
Wenn die Haltebolzen durch ein konstant gesteuertes Drehmo
ment festgezogen werden, um das Joch an der Halterung 3 zu
befestigen, wird das Joch 2 deformiert, so daß es in seiner
axialen Länge verkürzt wird. Da der Spalt SB zwischen dem ge
schlossenen Ende 2c des Lagergehäuses und dem Außenring 9b
größer als die Deformation D des Jochs 2 ist (SB < D), preßt
das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses den Außenring 9b
nicht zum offenen Ende des Jochs hin, sogar wenn das Joch 2
deformiert, so daß es verkürzt wird, und die Anziehkraft der
Haltebolzen 16 wird nicht als axiale Belastung ausgeübt. Wenn
die Haltebolzen 16 festgezogen sind, wird ein Spalt SA (SA =
SB - D), welcher durch Subtrahieren der Deformation D von dem
Spalt SB vor dem Festziehen erhalten wird, zwischen dem ge
schlossenen Ende 2c des Lagergehäuses und dem Außenring 9b
belassen (siehe Fig. 7(Y)).
In den Fällen c) und d) ist die Preßsitz-Belastung P1 des Au
ßenrings größer als die konstante Druckbelastung PP der Pres
sung (P1 < PP). Beim Preßsitz-Einpassen des Innenrings 9a um
die Ankerwelle 4 kann der Innenring 9a weiter gepreßt werden,
nachdem das offene Ende des Jochs 2 gegen die Bodenfläche des
Sockelabschnitts 3c, der in der Pumpenhalterung 3 gebildet
ist, stößt. Da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b
größer als die konstante Druckbelastung PP der Pressung ist,
bleibt der Außenring 9b still, und somit bewegt sich weder
der Innenring 9a noch der Außenring 9b. Wenn die konstante
Druckbelastung PP erreicht ist, wird das Pressen des Innen
rings 9a gestoppt. Der Spalt SB wird zwischen dem Innenring
9a und dem Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle belassen (siehe
Fig. 8(X)). Wie bereits beschrieben, wird der Spalt SB größer
eingestellt als die axiale Verzerrung D des Jochs 2, welche
vom Festziehen der Haltebolzen 16 herrührt (somit SB < D).
Wenn das Joch 2 deformiert wird, so daß es in seiner axialen
Länge verkürzt wird, wenn die Haltebolzen festgezogen werden,
wird der Außenring 9b des Lagers 9 zum offenen Ende des Jochs
durch das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses gezwängt,
und somit werden sowohl der Innenring 9a als auch der Außen
ring 9b zum offenen Ende des Jochs bewegt. Wie bereits be
schrieben, ist der Spalt SB zwischen dem Innenring 9a und dem
Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle größer als die Deformation
D des Jochs 2 (SB < D), und daher endet die Verschiebung des
ersten Lagers 9 zum offenen Ende des Jochs zusammen mit der
Deformation des Jochs 2, bevor der Innenring 9a den Stufenab
schnitt 4b berührt. Die Anziehkraft der Haltebolzen 16 wird
nicht als Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung
PA ausgeübt. Wenn die Haltebolzen 16 festgezogen sind, wird
ein Spalt SA (SA = SB - D), der durch Subtrahieren der Defor
mation D von dem Spalt SB vor dem Festziehen erhalten wird,
zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenabschnitt 4b der An
kerwelle belassen (siehe Fig. 8(Y)).
Neben den Fällen a) bis d) gibt es einen Fall, in dem die
Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b annähernd gleich der
konstanten Druckbelastung PP ist (P1 ≈ PP). Bei der Preßsit
zeinpassung des Innenrings 9a um den Halterungsabschnitt 4a
der Ankerwelle 4 werden, wenn der Innenring 9a weiter gepreßt
wird, nachdem die offene Endfläche des Jochs 2 gegen die Bo
denoberfläche des Sockelabschnitts 3c, der in der Pumpenhal
terung 3 gebildet ist, stößt, die folgenden drei Fälle be
trachtet, da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b an
nähernd gleich der konstanten Druckbelastung PP ist.
- e) Sowohl der Innen- als auch der Außenring 9a, 9b werden zum offenen Ende des Jochs verschoben, bis der Innenring 9a gegen den Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle 4 stößt;
- f) obwohl sowohl der Innen- als auch der Außenring 9a, 9b zum offenen Ende des Jochs verschoben werden, stoppen sie, bevor der Innenring 9a gegen den Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle 4 stößt;
- g) der Außenring 9b wird nicht verschoben, und somit wird der Innenring 9a ebenfalls nicht verschoben.
Der Fall e) ist den Fällen a) und b) äquivalent, und der Fall
g) ist den Fällen c) und d) äquivalent. Jetzt wird der Fall
f) erörtert werden. Wenn der Innenring 9a mit Preßsitz einge
paßt ist, berührt das erste Lager 9 weder das geschlossene
Ende des Lagergehäuses 2c noch den Stufenabschnitt 4b der An
kerwelle, und insbesondere wird ein Außenringspalt SaB zwi
schen dem geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses und dem Au
ßenring 9b belassen, und ein Innenringspalt SiB wird zwischen
dem Innenring 9a und dem Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle
belassen (siehe Fig. 9(X)). Die Summe SB (SB = SaB + SiB)
dieser Spalte ist größer eingestellt als die Deformation D
des Jochs 2 nach dem Festziehen der Haltebolzen (SB < D).
Wenn das Joch 2 deformiert wird, so daß es in seiner axialen
Länge verkürzt wird, wobei die Haltebolzen 16 festgezogen
werden, preßt das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses
nicht den Außenring 9b zum offenen Ende des Jochs, solange
die Deformation D gleich oder kleiner als der Außenringspalt
SaB ist (D SaB). Die Anziehkraft der Haltebolzen 16 wird
nicht als axiale Belastung auf das erste Lager 9 ausgeübt.
Wenn die Deformation D größer als der Außenringspalt SaB (D <
SaB) ist, wird der Außenring 9b zusammen mit dem Innenring 9a
zum offenen Ende des Jochs zusammen mit der Deformation des
Jochs 2 verschoben. Wie bereits beschrieben, ist der Spalt
SB, die Summe des Außenringspalts SaB und des Innenringspalts
SiB, größer als die Deformation D des Jochs 2 eingestellt (SB
< D). Die Verschiebung des ersten Lagers 9 zusammen mit der
Deformation des Jochs 2 endet, bevor der Innenring 9a den
Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle berührt. Somit wird die
Festziehkraft der Haltebolzen 16 nicht als Belastung oberhalb
der zulässigen axialen Belastung PA ausgeübt. Im Fall f)
wird, wenn die Haltebolzen 16 festgezogen sind, ein Spalt SA
(SA = SB - D), welcher durch Subtrahieren der Deformation D
von dem Spalt SB vor dem Festziehen erhalten wird, zumindest
entweder zwischen dem geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses
und dem Außenring 9b oder zwischen dem Innenring 9a und dem
Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle belassen (siehe Fig. 9(Y)).
Bei der obigen Ausführungsform haltern das erste und zweite
Lager 9, 11 drehbar die Ankerwelle, und ihre Innenringe 9a,
11a sind jeweils mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt,
und ihre Außenringe 9b, 11b sind jeweils mit Preßsitz in das
Joch-Lagergehäuse 2b und den Pumpenhalterungs-Hohlzylinder
abschnitt 3a eingepaßt. Sogar wenn die Ankerwelle 4 einer ra
dialen Belastung unter der durch den Motor angetriebenen
Hin- und Herbewegung des Kolbens unterliegt, sind die Lager 9, 11
frei von einer axialen und radialen Bewegung. Die obige An
ordnung kontrolliert Geräusche, wobei sie zu einer verbesser
ten Funktionstüchtigkeit der Pumpe beiträgt. Im Fall, daß das
Joch 2 deformiert wird, so daß es in seiner axialen Länge
verkürzt wird, wenn die Haltebolzen 16 zum Befestigen des
Jochs 2 an der Pumpenhalterung 3 angezogen werden, wird der
Außenringspalt SB zwischen dem geschlossenen Ende 2c des La
gergehäuses und dem Außenring 9b des ersten Lagers oder der
Innenringspalt SB zwischen dem Stufenabschnitt 4b der Anker
welle 4 oder der Summenspalt SB, der durch Summieren von so
wohl dem Innen- als auch dem Außenringspalt erhalten wird,
vor dem Festziehen der Haltebolzen 16 größer eingestellt als
die axiale Deformation D des Jochs 2 (SB < D). Die Anzieh
kraft der Haltebolzen 16 wird nicht auf das erste Lager 9 als
Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA ausge
übt.
Ein zusätzlicher Herstellungsschritt zum Einstemmen zur Befe
stigung eines Jochs ist eliminiert, welcher benötigt wird,
falls es eine Möglichkeit gibt, daß eine Belastung oberhalb
der zulässigen axialen Belastung PA auf das erste Lager 9
wirkt, wenn die Haltebolzen festgezogen werden. Der bloße
Preßsitz-Einpaßbetrieb des ersten und zweiten Lagers 9, 11
baut sie in einer Art zusammen, die verhindert, daß die Lager
9, 11 axial und radial verschoben werden, was dadurch die
Herstellungsschritte reduziert und die Produktionseffizienz
verbessert.
Claims (2)
1. Halterungsstruktur für eine Ankerwelle zur Verwendung in
einem Elektromotor, welche aufweist: ein zylindrisches
Joch, das an einem Ende geöffnet ist, eine Halterung,
die an dem offenen Ende des Jochs angebracht ist, und
Haltebolzen, welche von dem geschlossenen Ende des Jochs
zum Anbringen des Jochs an der Halterung eingeschraubbar
und festziehbar sind, welches ein Lager, ein Lagergehäu
se, welches in dem geschlossenen Ende des Jochs gebildet
ist, und eine Ankerwelle aufweist, welche an einem Ende
durch das Lager drehbar am Lagergehäuse gehaltert ist,
wobei ein Außenring des Lagers mit Preßsitz in das La
gergehäuse eingepaßt ist und ein Innenring des Lagers
mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt ist, wobei die
Ankerwelle an einem Ende einen Innenring-Aufnahme
abschnitt aufweist, der die Verschiebung des Innenrings
zum offenen Ende des Jochs einschränkt, wobei das Lager
gehäuse einen Außenring-Aufnahmeabschnitt aufweist, der
die Verschiebung des Außenrings in der zur Richtung zum
offenen Ende des Jochs entgegengesetzten Richtung ein
schränkt, und wobei eines von einem Innenringspalt zwi
schen dem Innenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager ge
genüberliegend dem Innenring-Aufnahmeabschnitt, einem
Außenringspalt zwischen dem Außenring-Aufnahmeabschnitt
und dem Lager gegenüberliegend dem Außenring-Aufnahme
abschnitt und der Summe des Innenringspalts und des Au
ßenringspalts, jeweils in einem Zustand vor dem Festzie
hen der Haltebolzen zum Befestigen des Jochs an der Hal
terung größer einstellbar ist als die axiale Deformation
des Jochs, welche vom Festziehen der Haltebolzen her
rührt.
2. Halterungsstruktur für eine Ankerwelle zur Verwendung in
einem Elektromotor, welche aufweist: ein zylindrisches
Loch, welches an einem Ende geöffnet ist, eine Halte
rung, die an dem offenen Ende des Jochs angebracht ist,
und Haltebolzen, welche von dem geschlossenen Ende des
Jochs zum Anbringen des Jochs an der Halterung ein
schraubbar und festziehbar sind, welches ein Lager, ein
Lagergehäuse, welches in dem geschlossenen Ende des
Jochs gebildet ist, und eine Ankerwelle aufweist, welche
an einem Ende durch das Lager drehbar am Lagergehäuse
gehaltert ist, wobei ein Außenring des Lagers mit Preß
sitz in das Lagergehäuse eingepaßt ist und ein Innenring
des Lagers mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt ist,
wobei die Ankerwelle an einem Ende einen Innenring-Auf
nahmeabschnitt aufweist, der die Verschiebung des In
nenrings zum offenen Ende des Jochs einschränkt, wobei
das Lagergehäuse einen Außenring-Aufnahmeabschnitt auf
weist, der die Verschiebung des Außenrings in der zur
Richtung zum offenen Ende des Jochs entgegengesetzten
Richtung einschränkt, und wobei ein Spalt zumindest ent
weder zwischen dem Innenring-Aufnahmeabschnitt und dem
Lager gegenüberliegend dem Innenring-Aufnahmeabschnitt
oder zwischen Außenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager
gegenüberliegend dem Außenring-Aufnahmeabschnitt belaß
bar ist, wenn die Haltebolzen zum Befestigen des Jochs
an der Halterung festgezogen werden.
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