JP2007507195A - プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた装置、特に電気機械 - Google Patents

Abstract

プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分（１６，１８）を備えた装置（１０）、特に電気機械であって、少なくとも１つの外側の構成部分（１８）、特にハウジングと、少なくとも１つの内側の構成部分（１６）、特にステータとが、プレス嵌めを介して互いに内外に嵌め合わされている形式のものが提案される。本発明の構成では、前記少なくとも１つの外側の構成部分（１８）と、前記少なくとも１つの内側の構成部分（１６）との間に、プレス嵌めの力を伝達するレール（３２）が配置されており、該レール（３２）が、少なくとも部分的に塑性変形させられており、かつ／または前記外側の構成部分（１８）が弾性変形させられている。これにより公差の補償が容易に可能となる。

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた装置、特に電気機械に関する。

本願出願後に公開されたドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２６１６１７号明細書に基づき、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた装置、特に電気機械が公知である。この場合、少なくとも１つの外側の構成部分、特にハウジングと、少なくとも１つの内側の構成部分、特にステータとが、プレス嵌めを介して互いに結合されている。これらの構成部分は、ばね弾性的な緊締スリーブを介して互いに結合されている。

ステータが該ステータとハウジングとの間の別の構成部分の使用なしに直接に過剰寸法を用いてハウジング内に圧入されるような装置が知られている。ハウジングは深絞り成形されている。ステータは薄板積層体であり、この薄板積層体は打抜き成形された薄板もしくは個別鋼板から形成されていて、電気機械のステータ巻線を支持している。薄板積層体の外周面に設けられた表面はハウジングの内周面の表面に比べて粗いので、嵌合時にはチップ形成が生じる恐れがある。このことは軸受け損傷、短絡および／または電気機械のロックを招く危険がある。

発明の利点
請求項１に記載の、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた本発明による装置、特に電気機械には、次のような利点がある。すなわち、内側の構成部分を外側の構成部分に圧入する際の相対運動がもはや直接に両構成部分の間で行われるのではなく、レールと、両構成部分のいずれか一方の構成部分との間、有利にはレールと外側の構成部分との間で行われる。その結果、嵌合時のチップ形成を少なくとも減少させることができる。このためには、前記少なくとも１つの外側の構成部分と、前記少なくとも１つの内側の構成部分との間に、プレス嵌めの力を伝達するレールが配置されており、該レールが、少なくとも部分的に塑性変形させられており、かつ／または前記外側の構成部分が弾性変形させられている。

レールが嵌合方向に延在するように配置されていると有利である。嵌合方向は直線状あるいはまた螺旋状等の延在軌道を有していてよい。

強力なプレスペアリングの場合、レールは圧入時に容易に変形し得るか、もしくは扁平に押し潰される。このことは大きな公差の補償を可能にする。それと同時に、または公差補償の別の手段として、ハウジングも弾性的な範囲で変形し得る。これにより、内側の構成部分および外側の構成部分の、より大きな公差もやはり容易に補償され得る。熱膨張によるジオメトリ変化が生じた場合には、ハウジングがばねエレメントとして作用するので、プレス嵌めのプリロード力もしくは予荷重力は十分に維持される。

さらに、前記少なくとも１つの外側の構成部分が内周面を有しており、前記少なくとも１つの内側の構成部分が外周面を有しており、前記内側の構成部分の外周面と、前記外側の構成部分の内周面とが主としてギャップを形成しており、レールが前記内周面と前記外周面とに分配されていると有利である。このギャップにより、内側の構成部分と外側の構成部分との直接的な接触は回避される。しかし、内側の構成部分と外側の構成部分とが所定の個所において互いに接触し合うことは相変わらず可能である。

ハウジングは深絞り成形されていると有利である。なぜならば、こうしてハウジングが好都合に製造され得るようになり、しかも比較的薄い肉厚さに基づき嵌合時に一層容易に変形するからである。ハウジングが、たとえば円形の横断面を有していると、ハウジングは弾性的な範囲で軽度に多角形に変形する。これにより、内側の構成部分および外側の構成部分の一層大きな直径公差が補償され得るようになり、そして熱膨張時のプリロード力もしくは予荷重力の維持効果も増幅される。

レールの一方の端部が導入のための斜面または曲げ部を有していると、両構成部分を一層簡単に嵌め合わせることができる。

レールが、前記内側の構成部分および／または前記外側の構成部分に設けられた、嵌合方向に延在する溝内に配置されていると有利である。これにより、レールは明確に規定された組立て位置を有している。この場合、レールが、嵌合前に前記内側の構成部分または前記外側の構成部分に位置固定されていることも有利である。

さらに、レールが、嵌合前に円形の横断面を有していると有利である。なぜならば、これによりレールを一層容易に位置決めすることができるからである。レールが、嵌合させたい別の前記構成部分よりも柔らかい材料、特に銅、有利には銅線材から成っていると、塑性変形され得るのは主としてレールだけとなる。

レールが、スリーブに設けられたリブもしくはプレスリブまたは部分的な過剰***部として形成されていると、以下に挙げる利点が提供される：
−適合可能なプレス範囲、特に周面に設けられた部分的な過剰***部の形成による、大きな製造公差の補償、
−多数のプレスリブによる、ステータからハウジングへの大きな熱伝達、
−単純に形成された構成部分の使用、ひいては製造コストの削減、
−組立て複合体のための少数の構成部分の使用、ひいては設備コストの削減および全製造コストの削減、
−外側範囲における付加的な材料節約なしの薄板積層されたステータの使用（積層コアにおける磁束流損失なし）、
−公知の組立て・製作プロセスの使用、
−製造公差に基づいたステータの円周への適合（長さ補償は開いた範囲で行われる）、
−大量生産における器械による、接着剤なしのプロセス確実な置換え、
−プレスリブの数および構成による所要クランプ力の大きなバリエーション（出力の強力なモータにおいても出力の弱いモータにおいても使用可能）、
−ステータの磁気帰路リングにおける磁束流損失なし（その理由は、銅レールの単独使用時におけるような長手方向に向けられた溝が設けられていない）。

スリーブが、軸方向に延びるスリットを有していると、円周の公差を容易に補償することができる。

スリーブが、内方へ向けられたつばを有していると、このスリーブは一層簡単に嵌合され得る。

本発明による装置のさらに別の利点および有利な改良形は請求項２以下および明細書から明らかである。

図面
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、電気機械を図２の切断線Ｉ-Ｉに沿って断面した縦断面図であり、
図２は、電気機械を図１の切断線ＩＩ-ＩＩに沿って断面した横断面図であり、
図３は、図１に示した電気機械を、別の構成部分を備えた形で示す横断面図であり、
図４は、図３に示した電気機械を、変えられた構成部分を備えた形で示す横断面図であり、
図５は、スリーブの一部を端面側から見た図である。

実施例の説明
図１および図２には、電気機械１０の形の装置が縦断面図もしくは横断面図で描かれている。電気機械１０は電動モータ（コンミテータモータ、電子整流式の直流モータ、交流モータ、三相交流モータ等）、ジェネレータまたはこれに類するものであってよい。電気機械１０がモータとして使用される場合、電気機械１０は、たとえば自動車のパワーウィンドウ、ブロワ、クラッチアクチュエータ、アクチュエータまたはウィンドウワイパのための駆動装置において使用され得る。

電気機械１０はロータ１２を有している。このロータ１２はシャフト１４に装着配置されている。シャフト１４は電気機械１０の端面側に配置された２つの軸受け１５.１，１５.２内に支承されている。さらに電気機械１０はステータ１６を有している。このステータ１６はロータ１２を取り囲むように配置されていて、それ自体はハウジング１８内に固定されている。ハウジング１８は有利には深絞り成形されていて、ガルファン（Galfan）、つまり溶融メッキにより仕上げ加工された鋼薄板または深絞り成形のために適した別の材料から製造されていてよい。ステータ１６はほぼ環状に形成されていて、周面に配置された、内方へ向けられた複数の磁極ティース２０を有している。ステータ１６はさらに薄板積層体１９を有しており、この薄板積層体１９は打抜き成形された複数の薄板もしくは個別金属薄板から形成されている。電気機械１０の軸方向に延びる磁極ティース２０には、公知の形式で巻線２２が巻き付けられている。巻線２２は、たとえば電子整流式のモータの場合には励磁巻線であってよい。ジェネレータの場合には、巻線２２で電圧もしくは電流を取り出すことができる。図面には、電気的な接続部２４が概略的に図示されており、この場合、電気機械１０には場合によっては電子装置が設けられていてもよい。

ステータ１６とハウジング１８とは、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分である。この場合、ステータ１６は内側の構成部分を成し、ハウジング１８は外側の構成部分を成している。両構成部分はプレス嵌めを介して互いに内外に嵌め合わされている。ハウジング１８は内周面２６を有しており、ステータ１６は外周面２８を有している。ハウジング１８およびステータ１６もしくは外周面２８および内周面２６は、ギャップ３０を形成している。もちろん、直接的な電気的な接続を可能にするために、ステータ１６とハウジング１８とが部分的に接触し合っていることも可能である。

ハウジング１８とステータ１６との間には、プレス嵌めの力を伝達する条片状のレール３２が配置されている。本実施例では、内周面２６もしくは外周面２８に均一に分配配置された３つのレールが設けられている。もちろん、３つ以外の数や不均一な分配も可能である。これらのレール３２は薄板積層体１９の長さの少なくとも一部にわたって延びていて、ほぼ切断線ＩＩ（図１）の矢印と合致する嵌合方向に延在するように配置されている。もちろん、別の延在軌道、たとえば螺旋状の延在軌道も可能である。レール３２は溝３４内に配置されていると有利である。これらの溝３４はステータ１６の外周面２８に形成されていて、やはり切断線ＩＩ（図１）の矢印と合致した嵌合方向に延在している。択一的または付加的に、このような溝３４がハウジング１８の内周面２６に形成されていてもよい。図２からよく判るように、レール３２は溝３４から突出している。嵌合方向ＩＩに向けられた、レール３２の各端部３６では、レール３２が斜面または図１に示したように内方へ向けられたか、もしくはハウジング１８の内周面２６から離れる方向へ向けられた曲げ部３８を有している。これにより、ハウジング１８内への導入が容易になる。曲げ部３８により、場合によってはさらに付加的な接着過程によって、レール３２は嵌合前にステータ１６に位置固定され得る。曲げ部３８によって、レール３２が嵌合時に滑りずれないようにするための手段も与えられている。択一的には、レールがハウジング１８の内周面２６に位置固定されていてもよい。その場合、斜面または曲げ部３８は外方へ向けられているか、もしくはステータ１６の外周面２８から離れる方向へ向けられている。

レール３２は、嵌合したい構成部分、つまりステータ１６および／またはハウジング１８よりも柔らかい材料から形成されている。本実施例では、レールが銅、有利には銅線材もしくは銅合金ならびにアルミニウムもしくはアルミニウム合金から製造されている。択一的には、レール３２がその他の材料、たとえば鋼から製造されていてよい。理想的にはレール３２は嵌合前に円形の横断面を有している。このことは特に有利である。なぜならば、所要の寸法に細断するだけでよい完成した銅線材を使用することができるからである。

嵌合前にレール３２は薄板積層体１９もしくはステータ１６に設けられた溝内に配置される。次いで、ステータ１６はレール３２と共にハウジング１８内へ圧入される。このときにレール３２は少なくとも部分的に塑性変形させられ、かつ／またはハウジング１８が弾性変形させられる。レール３２が塑性変形させられ、かつ／またはハウジング１８が弾性変形させられると、これらの構成部分は互いに削り合わなくなるので、チップ形成が生じなくなる。

互いに内外に嵌め合わされた部分であるステータ１６とハウジング１８とを備えた電気機械１０の代わりに、プレス嵌めを介して互いに内外に嵌め合わされた内側の構成部分と外側の構成部分とを有する別の装置においても、レール３２を使用することができる。これらの構成部分は円形の横断面を有している必要はない。少なくとも１つの凸状湾曲面を持った横断面または少なくとも１つの角隅を持った横断面も可能である。

図３には、特に有利な実施例が示されている。レール３２は複数のリブまたは部分的な過剰***部としてスリーブ４０もしくは開いた周壁に形成されている。これらのレール３２はスリーブ４０の周面に均一に分配されている。レール３２は、凹部の容積が過剰***部の容積にほぼ相当するように形成されている。こうして、スリーブ４０を平坦な裁断片から非切削加工により成形することができる。さらにスリーブ４０は軸方向に延びるスリット４２を有している。スリーブ４０は、このスリーブ４０がハウジング１８に押し込まれる方の端面側に、内方へ向けられたつば３８（図１参照）を有している。その他の部分は図１および図２に示した実施例の場合と同一であり、同じ符号で示されている。これらの部分についての再度の詳しい説明は省略する。

レール３２は内方へ向けられている。これにより、レール３２はステータに接触していて、嵌合時に互いに押し合わされる。この場合には外側に位置している、スリーブ４０の平滑な面はハウジング１８に接触している。レール３２はロータシャフト方向に対してゼロ度とは異なる角度を有していてよい。レールが軸平行であると、つまりロータシャフト方向に対してゼロ度の角度を有していると、ステータ１６は圧入時にハウジング１８に対する相対回動の傾向を示さない。ＥＣモータ（電子整流式のモータ）における使用および作業磁石の位相と磁極ティース２０の位相との間での正確な対応付けに基づき、ハウジング１８内でのステータ１６の正確な位置が可能となる。

軸方向のつば３８を備えたスリーブ４０の使用により、ハンドリングは極めて簡単となる。スリーブ４０は延性のある材料、たとえばアルミニウム、銅、鉛、黄銅等から製造されており、これにより一層簡単な製造および大量生産の製作過程への一層簡単な組込みが可能となる。組立て時では、まずスリーブ４０がステータ１６に巻き付けられ、その後に、こうして形成されたユニットが一緒にハウジング１８内へ押し込まれる。軸方向のつば３８により、スリーブ４０がプレス方向とは反対の方向にずれることが阻止される。

図４には、スリーブ４４が示されている。スリーブ４４では、上記スリーブ４０とは異なり、レール３２が外方へ向けられている。これにより、スリーブ４４はその平滑な内面を有しており、この内面がステータ１６に接触し得る。

図３および図４に示した実施例において重要となるのは、ステータ１６が半径方向で、延性のある材料から成る開いた円筒状のスリーブを介して、部分的な過剰***部もしくはレール３２によってハウジング１８に対してクランプされることである。この場合、有利にはレール３２もしくはプレスリブの成形は平坦な裁断片の塑性変形加工の結果である。この裁断片はその後に成形されてスリーブ４０を形成する。引き続き、ステータ１６がスリーブ４０，４４もしくは開いたリングを介してハウジング１８内にクランプされる。つば３８はプレス方向で見て前側に配置されている。スリーブ４０は圧入後でもスリット４２またはギャップを有していると有利である。この場合、ステータ１６もハウジング１８も、互いに面した周面に円筒状の形状を有していると有利である。

図５には、変化実施例によるスリーブ４６の一部が示されている。このスリーブ４６では、両側にレール３２が設けられている。レール３２は互いに鏡像対称的に向かい合って位置して配置されているか、または互いにずらされて向かい合って位置して配置されていてよい。１つまたは複数の互いに向かい合って位置するレールペアまたはリブペアにおける利点は、これらのレール３２がセンタリング部として利用され得ることにある。これにより、プレス嵌めの当初の機能が損なわれることはない。ステータ１６とハウジング１８との間のセンタリング部はステータ１６の外側では１つまたは複数の溝により、ハウジング１８の内側では１つまたは複数の溝によって置き換えられ得る。その場合、これらの溝内にはレール３２が嵌め込まれる。

電気機械を図２の切断線Ｉ-Ｉに沿って断面した縦断面図である。 電気機械を図１の切断線ＩＩ-ＩＩに沿って断面した横断面図である。 図１に示した電気機械を、別の構成部分を備えた形で示す横断面図である。 図３に示した電気機械を、変えられた構成部分を備えた形で示す横断面図である。 スリーブの一部を端面側から見た図である。

Claims (14)

1. プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分（１６，１８）を備えた装置（１０）、特に電気機械であって、少なくとも１つの外側の構成部分（１８）、特にハウジングと、少なくとも１つの内側の構成部分（１６）、特にステータとが、プレス嵌めを介して互いに内外に嵌め合わされている形式のものにおいて、前記少なくとも１つの外側の構成部分（１８）と、前記少なくとも１つの内側の構成部分（１６）との間に、プレス嵌めの力を伝達するレール（３２）が配置されており、該レール（３２）が、少なくとも部分的に塑性変形させられており、かつ／または前記外側の構成部分（１８）が弾性変形させられていることを特徴とする、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた装置。
2. レール（３２）がほぼ嵌合方向（ＩＩ）に延在するように配置されている、請求項１記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの外側の構成部分（１８）が内周面（２６）を有しており、前記少なくとも１つの内側の構成部分（１６）が外周面（２８）を有しており、前記少なくとも１つの内側の構成部分（１６）の外周面（２８）と、前記少なくとも１つの外側の構成部分（１８）の内周面（２６）とが主としてギャップ（３０）を形成しており、レール（３２）が前記内周面（２６）と前記外周面（２８）とに分配されていて、前記ギャップ（３０）の延在を少なくとも部分的に中断している、請求項１または２記載の装置。
4. 前記外側の構成部分（１８）が深絞り成形されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. レール（３２）が、嵌合させたい前記両構成部分（１６，１８）よりも柔らかい材料から成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. レール（３２）が、銅、有利には銅線材またはアルミニウムもしくはアルミニウム線材から成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. レール（３２）が、嵌合前に前記内側の構成部分（１６）または前記外側の構成部分（１８）に位置固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. レール（３２）が、嵌合前にほぼ円形の横断面を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. レール（３２）の一方の端部（３６）が、前記内側の構成部分（１６）を前記外側の構成部分（１８）内に導入するための斜面または曲げ部（３８）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. レール（３２）が、前記内側の構成部分（１６）および／または前記外側の構成部分（１８）に設けられた、嵌合方向（ＩＩ）に延在する溝（３４）内に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. レール（３２）が、スリーブ（４０，４４，４６）に設けられたリブとして形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. 前記スリーブ（４０，４４，４６）に設けられたレール（３２）が内方および／または外方へ向けられている、請求項１１記載の装置。
13. 前記スリーブ（４０，４４，４６）が、軸方向に延びるスリット（４２）を有している、請求項１１または１２記載の装置。
14. 前記スリーブ（４０，４４，４６）が、内方へ向けられたつばを有している、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の装置。

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