DE4019749C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetischen Drehsteller
nach der Gattung des Anspruches 1. Es ist schon ein elektromagnetischer
Drehsteller vorgeschlagen worden (DE-OS 39 26 912), bei dem
ein Wälzlager an einer schwer zugänglichen Stelle mittels einer Federscheibe
und einer einrastenden Winkelscheibe in axialer Richtung
gehalten wird, so daß es während der Montage und des Betriebes des
Drehstellers fixiert bleibt. Diese Fixierung des Wälzlagers ist jedoch
weder geeignet für eine maschinelle Montage in der Serienproduktion,
noch ist sie kostengünstig, noch ist sie geeignet für die
Anwendung mit einem Gehäuse, das sich über den gesamten Stellmotor
erstreckt.
Durch die DE-PS 4 73 895 und die US-PS 18 01 655 sind Lagerungen von
Wälzlagern bekannt, die mittels Federscheiben gegenüber einer Anlageschulter
in axialer Richtung abgestützt sind.
Das DE-GM 66 02 067 zeigt eine elektrische Maschine mit einem Lager
und Federscheiben, die sich an Lagerdeckeln abstützen und eine
axiale Dehnungsbewegung des Lagers ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen
Drehsteller mit einem Wälzlager derart zu verbessern, daß auch an
einem unzugänglichen Einbauort des Wälzlagers eine großserientaugliche
und kostengünstige Fixierung des Wälzlagers erreicht wird, die
auch eine Montage mittels Automaten ermöglicht.
In der DE-OS 20 59 017 ist für einen Elektromotor ein Federring mit
Zungen gezeigt, die in eine Nut des Kugellagerringes eingreifen, jedoch
ist der Federring weder mit einem eine radiale Federung ermöglichenden
Spalt versehen, noch ist er in einer Ringnut des Gehäuses
angeordnet. Eine durch die DE-AS 19 47 732 bekannte Tellerfeder für
einen Elektromotor liegt lose an einem Gehäuse an und greift nicht
radial federnd in eine Ringnut eines Kugellagers ein. Geschlossene
Tellerfedern, die sich an einem Kugellager einer elektrischen Maschine
abstützen, zeigt ebenfalls die FR-OS 26 20 876.
Diese Aufgabe wird mittels der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 gelöst, wobei die erzielte Fixierung des Wälzlagers hohen
Schüttelbeanspruchungen im Kraftfahrzeug standhält.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1
angegebenen elektromagnetischen Drehstellers möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, ein einstückiges Gehäuse zu verwenden,
das sich über das Drosselorgan sowie über den Rotor und den Stator
erstreckt, so daß nur noch eine Abdichtung an einem Deckel erforder
lich ist.
Weiterhin vorteilhaft ist es, den Rastring aus einem Metallblech
streifen herzustellen, so daß er in radialer Richtung federnd zusam
mengedrückt werden kann und mit Rastzungen in eine Rastnut des Wälz
lagers eingreift.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein
facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu
tert. Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgestalteten elek
tromagnetischen Drehsteller,
Fig. 2 einen Metallblechstreifen zur
Herstellung eines Rastringes,
Fig. 3 einen Rastring,
Fig. 4 eine
Federscheibe.
Der in Fig. 1 dargestellte Drehsteller 1 steuert einen Drosselquer
schnitt in einer Betriebsmittel führenden Leitung einer Brennkraft
maschine, insbesondere zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brenn
kraftmaschine, durch deren Luftansaugrohr 2 in Pfeilrichtung 3 Ver
brennungsluft an der Drosselklappe 4 vorbei zu der nicht dargestell
ten Brennkraftmaschine strömt. Mit dem Luftansaugrohr 2 steht eine
Bypassleitung 7 in Verbindung, die um die Drosselklappe 4 führt und
deren Durchgangsquerschnitt mittels eines als Drehschieber 8 ausge
bildeten Drosselorganes änderbar ist. Der Drehsteller 1 hat einen
Stellmotor 9, der als ein kollektorloser Elektromotor ausgebildet
ist und dessen Rotor 10 auf den Drehschieber 8 wirkt und der über
einen an einem Deckel 12 ausgebildeten Stecker 13 durch ein nicht
dargestelltes elektronisches Steuergerät in Abhängigkeit von Be
triebskenngrößen der Brennkraftmaschine ansteuerbar ist. Bei Erre
gung des Stellmotors 9 verdreht der Rotor 10 eine Welle 14, auf der
er befestigt ist und die über ein erstes Wälzlager 15 und ein zwei
tes Wälzlager 16 drehbar in einem Gehäuse 19 gelagert ist. Das erste
Wälzlager 15 ist beispielsweise als Nadellager ausgebildet und in
eine als Sackloch ausgebildete erste Lageröffnung 20 im Gehäuseboden
21 des topfförmigen Gehäuses 19 eingepreßt. Der rohrsegmentförmig
ausgebildete Drehschieber 8 ist mit der Welle 14 zwischen dem ersten
Wälzlager 15 und dem zweiten Wälzlager 16 verbunden und ragt in ei
nen die Bypassleitung 7 schneidenden Schwenkraum 22 des Gehäuses 19.
Mit dem Schwenkraum 22 ist einerseits ein Zuströmstutzen 25 mit dem
Luftansaugrohr 2 stromaufwärts der Drosselklappe und andererseits
ein Abströmstutzen 26 mit dem Luftansaugrohr 2 stromabwärts der
Drosselklappe 4 verbunden. Der rohrsegmentförmige Drehschieber 8
ragt mit seinem Umfang möglichst dicht bis an die Wandung des
Schwenkraumes 22. In der dem Zuströmstutzen 25 zugewandten Wandung
27 des Schwenkraumes 22 ist wenigstens eine Steueröffnung 28 ausge
spart, die durch den Drehschieber 8 mehr oder weniger geöffnet wer
den kann. Ein Pfeil 29 gibt die Luftströmungsrichtung im Zuström
stutzen 25 an.
Der Stellmotor 9 besteht aus einem zentralen feststehenden Stator 32
mit Feldwicklungen 33 und dem becherförmigen Rotor 10, der zwei an
seiner zylindermantelförmigen Wand angeordnete Permanentmagnetseg
mente 34 aufweist. Die Permanentmagnetsegmente 34 sind schalenförmig
ausgebildet und bedecken einen Winkelbereich von je etwa 135°. Dem
Drehschieber 8 zugewandt, besitzt der becherförmige Rotor 10 eine
Nabe 35, die über die Welle 14 greift und an dieser befestigt ist.
Ein Innenring 38 des als Kugellager ausgebildeten zweiten Wälzlagers
16 sitzt fest auf der Habe 35 und ein Außenring 39 des zweiten Wälz
lagers 16 ist in eine zweite Lageröffnung 40 des Gehäuses 19 einge
schoben. Das zweite Wälzlager 16 weist in bekannter Weise die Wälz
körper abdeckende Abdeckscheiben 41 auf, so daß in axialer Richtung
zwischen der dem Drehschieber 8 zugewandten Seite des zweiten Wälz
lagers und der dem Stator 32 zugewandten Seite nahezu kein Medien
austausch über das Wälzlager erfolgt. Die zweite Lageröffnung 40
wird dem Stator 32 abgewandt durch eine Anlageschulter 44 des Gehäu
ses 19 begrenzt. Zwischen der Anlageschulter 44 und dem zweiten
Wälzlager 16 wird beim Einschieben des zweiten Wälzlagers 16 in die
zweite Lageröffnung 40 eine Federscheibe 45 verspannt, die auf das
zweite Wälzlager 16 eine Kraft in Richtung auf den Stator 32 ausübt.
Eine derartige Federscheibe ist beispielsweise in Fig. 4 darge
stellt und kann die Form einer sogenannten Tellerfeder, Wellenfeder
oder ähnliches haben. Der Außenring 39 des zweiten Wälzlagers 16 hat
an seinem Umfang eine umlaufende Rastnut 46, in die Rastzungen 47
eines federnden Rastringes 50 federnd mit ihren freien Enden 51 ein
greifen. Der Rastring 50 ist in einer Ringnut 52 des Gehäuses 19 ge
lagert. Der Rastring 50 wird aus einem Metallblechstreifen 53 gebil
det, der quer zur Längsachse des Metallblechstreifens 53 und mit Ab
stand zueinander jeweils zwei zu einer Langseite 56 des Metall
blechstreifens 53 hin offene Trennschlitze 57 hat, die jeweils eine
der Rastzungen 47 begrenzen. Die Rastzungen 47 sind aus der Ebene
des Metallblechstreifens geneigt herausgebogen. Fig. 2 zeigt einen
Metallblechstreifen 53. In Fig. 3 ist der Metallblechstreifen 53 in
die Form des Rastringes 50 derart gekrümmt, daß seine beiden Enden
58 und 59 einen in axialer Richtung verlaufenden Spalt 62 bilden und
die Rastzungen 47 nach innen gerichtet verlaufen.
Die in dem Gehäuse 19 vorgesehenen Öffnungen haben abgestufte Durch
messer, so daß der Durchmesser der ersten Lageröffnung 20 kleiner
ist als der Durchmesser des Schwenkraumes 22 und der Durchmesser des
Schwenkraumes 22 wiederum kleiner ist als der Durchmesser der zwei
ten Lageröffnung 40. Das einstückige Gehäuse 19 überragt in axialer
Richtung nicht nur den Drehschieber 8, sondern auch mit einem sich
an den Gehäuseboden 21 anschließenden rohrförmigen Abschnitt 63 den
Rotor 10 und den Stator 32 und hat eine Innenöffnung 64, die einen
größeren Durchmesser als der Rotor 10 und die zweite Lageröffnung 40
hat. Zur Montage werden zunächst das erste Wälzlager 15 in die erste
Lageröffnung 20 sowie der Rastring 50 in die Ringnut 52 im Gehäuse
19 geschoben und die Federscheibe 45 in die zweite Lageröffnung 40
eingelegt. Danach wird der Rotor 10 mit der Welle 14 sowie dem auf
geschobenen Wälzlager 16 und dem Drehschieber 8 in die Innenöffnung
64 des Gehäuses 19 eingeführt, bis das entgegen der Kraft der Feder
scheibe 45 verschobene zweite Wälzlager 16 eine Stellung einnimmt,
in der die zunächst in Einschieberichtung gebogenen Rastzungen 47 in
die Rastnut 46 des zweiten Wälzlagers 16 einrasten. Die Rastzungen
47 greifen in die Rastnut 46 derart federnd ein, daß sie ein Heraus
ziehen des zweiten Wälzlagers 16 aus der zweiten Lageröffnung 40 un
ter im Betrieb des Drehstellers auftretenden Kräften verhindern. Auf
eine Rastnut 46 am Außenring 39 des zweiten Wälzlagers 16 kann bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dann verzichtet werden,
wenn der Rastring 50 in der Ringnut 52 so gelagert wird, daß bei in
die zweite Lageröffnung 40 eingeschobenem zweiten Wälzlager 16 die
Rastzungen 47 an einer dem Stator 32 zugewandten Stirnfläche 65 an
greifen und eine Kraft in Richtung zur Federscheibe 45 ausüben.
Der Rotor 10 ist auch leicht demontierbar, da durch Überstreifen ei
ner Hülse über den Rotor 10 die Rastzungen 47 zur Wandung der Innen
öffnung 64 gebogen werden können, so daß ihre Rastwirkung entfällt.
In diesem Zustand kann der Rotor 10 aus dem Gehäuse 19 herausgezogen
werden.
Die beschriebene Sicherung des zweiten Wälzlagers 16 kann auch beim
ersten Wälzlager 15 angewandt werden, indem in die erste Lageröff
nung 20 eine Federscheibe eingelegt und der Außenring des ersten
Wälzlagers 15 mit einer Rastnut versehen wird, in die Rastzungen ei
nes Rastringes eingreifen, der in einer Ringnut des Gehäuses ange
ordnet ist. Es kann auch auf eine Rastnut verzichtet werden, wenn
der Rastring so gelagert wird, daß die Rastzungen an einer dem Dreh
schieber 8 zugewandten Stirnfläche des ersten Wälzlagers angreifen.
Zwischen dem abgedichtet in das Gehäuse eingesetzten Deckel 12 und
dem Rotor 10 ist in das Gehäuse 19 eine Grundplatte 66 eingesetzt,
die eine zentrale Haltebohrung 67 hat, in die eine Achse 68 des Sta
tors 32 feststehend eingepreßt ist. Die Achse 68 erstreckt sich in
den Rotor 10 hinein und trägt an ihrem der Grundplatte 66 abgewand
ten Ende ein Rückstellelement 69 aus ferromagnetischem Material, das
wie der Stator 32 unbeweglich ist und als dünne Scheibe ausgebildet
sich im Wirkungsbereich der Permanentmagnetsegmente 34 befindet. Das
Rückstellelement 69 erstreckt sich radial bis nahe an die Permanent
magnetsegmente 34, ohne diese zu berühren. Infolge des mit dem Rück
stellelement zusammenwirkenden Magnetfeldes der Permanentmagnetseg
mente 34 wird im nicht erregten Zustand des Stellmotors 9 der Rotor
10 und damit auch der Drehschieber 8 nach Beendigung der Erregung in
eine vorbestimmte Drehlage gedreht und darin gehalten.
Claims (4)
1. Elektromagnetischer Drehsteller, insbesondere zur Steuerung eines
Drosselquerschnittes in einer Betriebsmittel führenden Leitung einer
Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse und einem Stellmotor, der ei
nen gegenüber dem Gehäuse feststehenden Stator sowie einen drehbaren
Rotor hat, mit dem ein eine Steueröffnung mehr oder weniger öffnen
des Drosselorgan verbunden und der mittels mindestens eines in einer
Lageröffnung angeordneten Wälzlagers drehbar gelagert ist, wobei die
Lageröffnung durch eine sich radial erstreckende Anlageschulter be
grenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anlageschulter
(44) und dem mindestens einem Wälzlager (15, 16) eine in axialer
Richtung eine Kraft auf das mindestens eine Wälzlager (15, 16) aus
übende Federscheibe (45) angeordnet ist und an dem mindestens einen
Wälzlager (15, 16) an einem in einer Ringnut (52) des Gehäuses (19)
gelagerten, einen axialen Spalt (62) aufweisenden und damit radial
federnden Rastring (50) befestigte radial und axial federnde Rastzungen
(47) mit ihren freien Enden (51) derart angreifen, daß das
mindestens eine Wälzlager (15, 16) gegen die Federscheibe (45) gepreßt
wird.
2. Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fe
dernden Rastzungen (47) mit ihren freien Enden (51) in eine am Um
fang des mindestens einen Wälzlagers (15, 16) umlaufende Rastnut
(46) eingreifen.
3. Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fe
dernde Rastring (50) aus einem mit aus diesem ausgesparten und ge
neigt herausgebogenen Rastzungen (47) versehenen Metallblechstreifen
(53) derart gekrümmt ist, daß die Rastzungen (47) nach innen gerichtet
sind.
4. Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ein
stückige Gehäuse (19) sich über das Drosselorgan (8) sowie über den
Rotor (10) und den Stator (32) erstreckt.
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