DE102017210380A1

DE102017210380A1 - Anlaufpilz, sowie elektrische Maschine aufweisend einen solchen

Info

Publication number: DE102017210380A1
Application number: DE102017210380.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus Oberle; Gabor Abuzant; Uwe Roessler; Mathis Raecke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-12-27
Also published as: CN109104037A; CN109104037B

Abstract

Anlaufpilz (10) zum axialen Abstützen eine Rotorwelle (58) einer elektrischen Maschine (50), sowie eine elektrische Maschine (50) beinhaltend einen solchen, mit einer Stirnseite (12), an der eine Anlauffläche (14) ausgebildet ist, die in montiertem Zustand mit einer Gegenfläche (60) der elektrischen Maschine (50) zusammenwirkt, und an der Stirnseite (12) radial mittig eine zentrale Aussparung (18) ausgeformt ist, die radial innerhalb der Anlauffläche (14) angeordnet ist, wobei radial beabstandet zu der zentralen Aussparung (18) eine weitere Vertiefung (19) zur Aufnahme von Schmiermittel in der Anlauffläche (18) ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Anlaufpilz, sowie einer elektrischen Maschine aufweisend einen solchen, nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Mit der DE10 2013 208 295 A1 ist ein Anlaufpilz eines Elektromotors bekannt geworden, bei dem die Anlauffläche als ebene Kreisringfläche ausgebildet ist. Nachteilig bei solch einer Ausführung ist, dass durch die relativ großflächige Anlage des Anlaufpilzes an der Gegenfläche mit einem relativ großen äußeren Radius beim Normalbetrieb des Elektromotors störende Vibrationen und Geräusche auftreten. Außerdem kann es beispielsweise beim Verspannen einer Fensterscheibe im Rahmen durch die großflächige Anlage der Anlauffläche mit großem äußeren Radius zu einem Verklemmen des Anlaufpilzes an der Gegenfläche 60 des Gehäuses kommen. Diesen Nachteil soll unsere erfindungsgemäße Ausführung beheben.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Anlaufpilz, sowie die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Anordnung mindestens eines weiteren Schmiermittelreservoirs als Vertiefung innerhalb der Anlauffläche die Haftreibung beim Anlaufen des Rotors deutlich reduziert werden kann. Dabei kann das weitere Schmiermittel-Reservoir beispielsweise ein Fett als feste Trägerstruktur für ein Schmieröl zur Verfügung stellen, so dass das Schmieröl aus dem Reservoir heraus auf die Anlauffläche läuft. Gleichzeitig kann das Schmiermittel-Reservoir auch störende Schmutzpartikel oder Abrieb aufnehmen, um die Reibung zwischen der Anlauffläche und der Gegenfläche am Gehäuse zu reduzieren. Somit steht eine relativ großflächige Anlauffläche über einen großen Radiusbereich zur Verfügung, um die Selbsthemmung zu erhöhen. Durch die Schmierung über die zusätzlichen Schmiermittel-Reservoire kann dabei gleichzeitig für einen ruhigen und leisen Betrieb der elektrischen Maschine gesorgt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass beim Anlauf aus einem verspannten Zustand, beispielsweise wenn die Fensterscheibe im Rahmen verklemmt ist, der Elektromotor auch mit einer relativ geringen Leistung die Scheibe wieder aus dem Rahmen lösen kann. Dies trifft auch für Situationen zu, bei denen beispielsweise eine Scheibe über einen langen Zeitraum bei hoher Temperatur im Rahmen verspannt bleibt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale möglich. Durch die Ausbildung der inneren zentralen Aussparung ebenfalls als Schmiermittel-Depot ist die Anlauffläche kreisringförmig ausgebildet. Durch die Wahl des inneren und des äußeren Durchmessers des Kreisringes kann einerseits die Größe der Anlauffläche und andererseits der Reibradius festgelegt werden, wodurch die Selbsthemmung für die Antriebseinheit entsprechend designed werden kann. Um diese relativ große - und insbesondere ebene - Anlauffläche genügend zu schmieren, ist in dem Bereich zwischen dem inneren und dem äußeren Durchmesser die mindestens eine weitere Vertiefung als zusätzliches Schmiermittel-Reservoir ausgebildet. Der innere Durchmesser liegt dabei bevorzugt im Bereich von 1 bis 3mm, der äußere Durchmesser im Bereich zwischen 3 und 6 mm. Die weitere Vertiefung liegt dabei bevorzugt in der Mitte zwischen dem inneren und dem äußeren Durchmesser, beispielsweise bei einem Radius von etwa 3mm.
Besonders günstig ist es, die weitere Vertiefung als ununterbrochene ringförmige Nut auszubilden, da dadurch das Schmiermittel gleichmäßig über den gesamten Umfang verteilt wird. Dabei kann das Schmiermittel aus der weiteren Vertiefung sowohl radial nach außen fließen, als auch radial nach innen gedrückt werden. Zusammen mit der zentralen Aussparung als Schmiermittel-Depot kann somit die Anlauffläche über den gesamten Radius sehr gut mit Schmiermittel versorgt werden.
In einer alternativen Ausführung kann die weitere Vertiefung als unterbrochene Ringnut ausgebildet werden, bei der einzelne Ringnuten-Segmente über den Umfang beabstandet voneinander angeordnet sind. Dabei können die Ringnuten-Segmente in ihrer Ausformung auch variieren und als beliebige Sicken ausgebildet werden, die entsprechendes Schmiermittel aufnehmen können. Beispielsweise sind über den Umfang verteilt drei oder vier getrennt voneinander ausgebildete Sicken angeordnet, zwischen denen sich die ebene Anlauffläche erstreckt.
Die konkrete Ausformung der weiteren Vertiefung - sei es als ununterbrochene Ringnut oder als mehrere separate Sicken - kann je nach Anforderung unterschiedlich ausgebildet werden. Bei einer ersten Ausführung bildet die Vertiefung eine keilförmige Ausformung, die an ihrem Nutgrund spitzig ausgebildet ist. Eine solche Kerbe erstreckt sich dann über einen Teilumfang oder ununterbrochen über den gesamten Umfang.
In einer alternativen Ausführung ist der Grund der Vertiefung abgerundet oder gewölbt ausgebildet, so dass sich eine Mulde ohne Kanten ausbildet. Auch dieses über die Radialrichtung gewölbte Profil kann sich über den gesamten Umfang erstrecken oder nur über einen gewissen Winkelbereich des Umfangs.
In einer weiteren Ausführung ist der Grund der Vertiefung als ebene Fläche ausgebildet, die näherungsweise parallel zur Anlauffläche verläuft. Dabei kann der Übergang der ebenen Grundfläche zu den Seitenwänden abgerundet, oder optional eckig ausgebildet sein.
Besonders günstig ist es, den axialen Rand der weiteren Vertiefung zur Anlauffläche hin als abgerundeten Übergang auszubilden, so dass das Schmiermittel leicht aus der Vertiefung heraus fließen kann, ohne über eine Kante zu laufen. Dabei ist der Übergang radial nach außen und radial nach innen besonders vorteilhaft mit einem entsprechenden Radius ausgebildet, so dass die Vertiefung stetig in die Anlauffläche übergeht.
Alternativ kann jedoch auch eine Phase anstatt der Radien ausgebildet werden, die den stetigen Übergang zwischen der Vertiefung und der Anlauffläche nur annähern. Diese Abrundung bzw. Anphasung kann bei der Ausbildung von mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten Sicken zusätzlich zu den beiden Radialrichtungen auch in beide Umfangsrichtungen ausgebildet sein. Dadurch läuft das Schmiermittel auch leichter in die Umfangsbereiche zwischen den beabstandeten Vertiefungen. Die radiale Erstreckung der Vertiefung liegt dabei bevorzugt unter einem Millimeter, damit die Anlauffläche in Radialrichtung keine zu große Unterbrechung aufweist. Die axiale Tiefe der Vertiefung ist dabei bevorzugt auch kleiner als ein Millimeter.
Die zentrale Aussparung ist bevorzugt auch als Schmiermittel-reservoir ausgebildet und hat beispielsweise einen Durchmesser von 2 bis 3mm. Auch hierbei ist der Übergang von der zentralen Aussparung in die Anlauffläche kontinuierlich ausgebildet, beispielsweise mit einem Radius oder einer entsprechenden Phase in Radialrichtung. Auch die axiale Tiefe der zentralen Aussparung kann hier größer sein als die der weiteren Vertiefungen, damit ein größeres Volumen für das Schmiermittel zur Verfügung steht. Dabei werden sowohl die zentrale Aussparung, als auch die weiteren Vertiefungen vor dem Einbau in die elektrische Maschine mit Schmiermittel, insbesondere mit Schmierfett, befüllt.. Um einerseits ein ausreichendes Fettreservoir für die gesamte Lebensdauer bereitzustellen und andererseits den axialen Bauraum zu minimieren, bzw. die mechanische Stabilität des Anlaufpilzes nicht zu reduzieren, ist die zentrale Aussparung etwa 0,5 bis 1,5 mm tief bevorzugt kegelförmig ausgebildet.
In einer alternativen Ausführung kann die Anlauffläche zumindest an ihrem radialen inneren Bereich unter einem Winkel ausgerichtet sein, der von 90° zur Mittelachse des Anlaufpilzes abweicht. Dabei kann die Anlauffläche zur zentralen Aussparung hin leicht geneigt sein und quasi einen flachen Kraterrand für die zentrale Vertiefung bilden. Beispielsweise kann die Anlauffläche an diesem radial inneren Bereich um einen Winkel von 1° bis 10° von der senkrechten Fläche zur Mittelachse abweichen. Diese Ausführung kann auch derart beschrieben werden, dass die zentrale Aussparung eine sehr steile radiale Umfangswand aufweist und am axialen Rand zur Anlauffläche hin eine zweite sehr flache Phase aufweist, die in die Anlauffläche übergeht. Im radialen Bereich der weiteren Vertiefung - insbesondere direkt radial innen und außen anschließend zur Vertiefung - ist die Anlauffläche dann bevorzugt parallel zur der Senkrechten zur Mittelachse ausgerichtet.
Das Schmiermittel-Reservoir der weiteren Vertiefungen ist besonders wichtig bei der Einlaufphase des Motors, damit hier genügend Schmiermittel an der Anlauffläche zur Verfügung gestellt wird. Nach dem Einlaufverhalten wird durch entsprechenden Verschleiß unter Umständen das Volumen der weiteren Vertiefungen reduziert, wobei im Regelfall im eingeschliffenen Zustand dann auch weniger Schmiermittel an der Anlauffläche benötigt wird.
Weist die Anlauffläche an ihrem radial äußeren Rand eine Phase auf, wird verhindert, dass über die Lebensdauer aufgrund der - wenn auch geringen - Abnutzung ein Grat entsteht, der das Reibverhalten ungünstig, da insbesondere undefiniert, beeinflussen würde. Die Phase kann zusammen mit der zentralen Aussparung in einem Prozess-Schritt mit der Herstellung des Anlaufpilzes beispielsweise durch Spritzgießen ohne Zusatzaufwand angeformt werden.
Um den Anlaufpilz auf der Rotorwelle zu befestigen, weist der Anlaufpilz an der der Anlauffläche gegenüberliegenden Rückseite einen axialen Fortsatz auf, der eine Drehsicherung gegenüber der Rotorwelle aufweist. Hierzu ist der Fortsatz bevorzugt als Mehrkant ausgebildet, der in eine axiale Ausnehmung am Ende der Rotorwelle eingreift. Der Fortsatz weist beispielsweise am freien Ende eine Einführphase auf, um einfacher in die Ausnehmung montiert werden zu können.
Die ringförmige Anlauffläche und die radiale zentrale Aussparung und der weiteren Vertiefung an der Stirnseite können fertigungstechnisch sehr günstig und variabel mittels Spritzguss-Verfahren hergestellt werden. Wird hierzu ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, können sowohl die Reibeigenschaften als auch die Lebensdauer optimiert werden. Insbesondere die Verwendung von Kunststoffen, insbesondere mit Zusatzstoffen, verhindert einen zu großen Abrieb an der ringförmigen Anlauffläche, bei der durch den großen Reibradius größere Reibkräfte wirken. Als Zusatzstoffe kann beispielsweise Kohlefaser und/oder Graphit und/oder PTFE verwendet werden.
Von besonderem Vorteil ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Anlaufpilzes für eine elektrische Maschine, die beispielsweise als Getriebe-Antriebseinheit ausgebildet ist, bei der ein Elektromotor ein Drehmoment an eine Getriebeeinheit überträgt. Wird der Anlaufpilz an einem axialen Ende der Rotorwelle drehfest fixiert - beispielsweise durch den Formschluss des axialen Fortsatzes - kann die Selbsthemmung der Getriebe-Antriebseinheit definiert in Abhängigkeit von der auftretenden Axialkraft auf die Rotorwelle eingestellt werden. Durch die als Schmiermitteldepot ausgebildeten weiteren Vertiefungen in der Anlagefläche kann dabei die Geräuschentwicklung und das Losreißmoment bei einem Verspannten Zustand der elektrischen Maschine sehr positiv beeinflusst werden.
In einer bevorzugten Ausführung stützt sich der Anlaufpilz gegen die Innenwand eines Poltopfes des Elektromotors ab. Zur Lagerung der Rotorwelle ist am Poltopf eine Aufnahme für ein Radiallager ausgeformt, in dem ein axiales Ende der Rotorwelle aufgenommen ist. Die Anlauffläche des Anlaufpilzes aus Kunststoff kann sich hier direkt an der axialen Innenfläche der Lager-Aufnahme aus Metall abstützen, ohne dass weitere Anlaufscheiben notwendig wären.
Ist auf der Rotorwelle eine Schnecke angeordnet, die mit einem Schneckenrad des Getriebes kämmt, weist die Rotorwelle ein gewisses Axialspiel auf, das insbesondere bei der Drehrichtungsumkehr der Rotorwelle zu einer gewissen axialen Verschiebung der Rotorwelle führt. Zur Dämpfung dieses Axialspiels kann an der dem Anlaufpilz gegenüber liegenden Ende der Rotorwelle axial ein elastisches Element angeordnet werden, das auch einen eventuell auftretenden Abrieb an der Anlauffläche über die Lebensdauer ausgleicht. Durch die definierte Ausbildung von Schmiermitteldepots in der ringförmigen Anlauffläche können störende Betriebsgeräusche und Schwingungen im Normalbetrieb verhindert werden. Durch die relativ große Anlauffläche kann eine hohe Selbsthemmung eingestellt werden, wobei durch die gezielt angebrachten Fettdepots gleichzeitig eine sogenannte Lösespannung beim Anlaufen des Elektromotors aus einem verspannten Zustand reduziert werden kann. Diese Funktion ist beispielsweise bei einer Anwendung für Fensterscheiben, Schiebedächern oder Sitzteilen besonders notwendig.
Figurenliste
Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen

1: ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine mit eingebautem Anlaufpilz, und
2: einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Anlaufpilzes.
3 und 4: einen Querschnitt durch die weiteren Vertiefungen von weiteren Ausführungsbeispielen, und
5: eine Draufsicht auf die Stirnseite eines weiteren erfindungsgemäßen Anlaufpilzes.

In 1 ist eine elektrische Maschine 50 dargestellt, bei der ein Elektromotor 52 und ein Getriebe 54 - insbesondere ein Schneckengetriebe - eine Getriebe-Antriebseinheit 55 bilden, wie sie zum Verstellen eines Schiebedachs, einer Fensterscheibe oder eines Sitzteils im Kraftfahrzeug verwendet wird. Der Elektromotor 52 weist einen Stator 70 auf, bei dem Permanentmagnete 72 in einem Polgehäuse 74 angeordnet sind. Innerhalb des Stators 70 ist ein Rotor 76 angeordnet, bei dem auf der Rotorwelle 58 ein Ankerpaket 66 mit Wicklungen 68 befestigt ist. Zur Übertragung des Drehmoments vom Elektromotor 52 ist auf der Rotorwelle 58 eine Schnecke 78 angeordnet, die in ein Schneckenrad 79 des Getriebes 54 eingreift. Das Schneckenrad 79 ist mit einem Abtriebsritzel 80 gekoppelt, an dem das Abtriebsmoment zum Verstellen eines beweglichen Teils - beispielsweise einer Fensterscheibe - zur Verfügung steht. An einem axialen Ende 82 der Rotorwelle 58 ist zwischen dieser und einer Wand 85 eines Gehäuses 56 der elektrischen Maschine 50 ein elastisches Dämpfelement 84 - beispielsweise ein Dämpfgummi - angeordnet, um das Axialspiel auszugleichen, das insbesondere beim Drehrichtungswechsel der Rotorwelle 58 auftritt. Zwischen dem Dämpfelement 84 und einem Ende 82 der Rotorwelle 58 ist eine zusätzliche separate Anlaufscheibe 83 angeordnet.
Wirkt ein lastseitiges Drehmoment über das Abtriebsritzel 80 auf die Getriebe-Antriebseinheit 55 ein, muss die Selbsthemmung des Gesamtsystems so groß sein, dass sich die Rotorwelle 58 bei abgeschaltetem Elektromotor 52 nicht drehen lässt. Die Selbsthemmung wird maßgeblich von der Ausbildung des Getriebes 54 und der Lagerung der Rotorwelle 58 im Gehäuse 56 bestimmt. Die Selbsthemmung kann daher durch einen erfindungsgemäßen Anlaufpilz 10 beeinflusst werden, der zumindest an einem der beiden Enden 62, 82 der Rotorwelle 58 angeordnet ist. In 1 auf der linken Bildseite ist der Anlaufpilz 10 beispielsweise auf eine axiale Stirnfläche 86 der Rotorwelle 58 aufgesteckt und stützt sich gegen das Polgehäuse 74 ab, das Teil des Gehäuses 56 ist. Das Polgehäuse 74 weist ein Lageraufnahme 88 auf, in die ein Radiallager 89 der Rotorwelle 58 eingesetzt ist, das insbesondere als Gleitlager ausgebildet ist, in dem die Rotorwelle 58 drehbar gelagert ist. Die Lageraufnahme 88 ist als topfförmige Ausstülpung 90 am Polgehäuse 74 ausgebildet und weist eine axiale Bodenfläche 92 auf, gegen die der Anlaufpilz 10 als Gegenfläche 60 anläuft. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Rotorwelle 58 mittels eines weiteren Lagers 96 - insbesondere einem Kalottenlager - gelagert, das in einem Lagersitz 98 gehalten wird, der axial zwischen dem Elektromotor 52 und dem Getriebe 54 angeordnet ist. Im Bereich der topfförmigen Ausstülpung 90 ist die Bodenfläche 92 einstückig mit dem Polgehäuse 74 ausgebildet. Dabei ist das Polgehäuse 74 als Tiefziehteil aus Metall gefertigt, und der Anlaufpilz 10 aus Kunststoff liegt direkt - ohne Verwendung weiterer Anlaufelemente - an der Bodenfläche 92 aus Metall an. An der Bodenfläche 92 ist hierbei mittels plastischer Materialumformung als Gegenfläche 60 ein besonders ebener flächiger Bereich 93 ausgeformt, der sich näherungsweise senkrecht zur Rotorwelle 58 erstreckt. Eine Anlauffläche 14 des Anlaufpilzes 10 liegt direkt an diesem Bereich 93 an, dessen Durchmesser größer ist als ein äußerer Durchmesser 22 der Anlauffläche 14.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Anlaufpilzes 10 dargestellt, wie er zur axialen Abstützung der Rotorwelle 58 der elektrischen Maschine 50 verwendet wird. Der Anlaufpilz 10 weist eine Stirnseite 12 auf, die in eingebautem Zustand gegen die Gegenfläche 60 des Gehäuses 56 der elektrischen Maschine 50 gerichtet ist. An der Stirnseite 12 ist die Anlauffläche 14 ausgebildet, die radial beabstandet zu einer axialen Mittelachse 20 des Anlaufpilzes 10 angeordnet ist. Die Anlauffläche 14 ist als Kreisring 16 ausgebildet, der einen inneren Durchmesser 21 und einen äußeren Durchmesser 22 aufweist. Die Anlauffläche 14 ist in einer bevorzugten Ausbildung näherungsweise senkrecht zur Mittelachse 20 ausgebildet. Radial innerhalb der ringförmigen Anlauffläche 14 ist eine Aussparung 18 ausgeformt, deren Außendurchmesser 24 an der Stirnseite 12 dem inneren Durchmesser 21 der Anlauffläche 14 entspricht - und bevorzugt 2 - 3 mm beträgt. Die zentrale Aussparung 18 weist vorzugsweise eine Tiefe 26 von 0,5 mm bis 2,0 mm auf, und ist im eingebauten Zustand als Reservoir für Schmiermittel ausgebildet, um die Anlauffläche 14 zu schmieren. Die Aussparung 18 ist im Ausführungsbeispiel als kegelstumpfförmige Bohrung mit einem Kegelwinkel 77 ausgebildet. Im Übergangsbereich zwischen der zentralen Aussparung 18 und der Anlauffläche 14 ist ein Radius 17 und/oder eine flache Phase 37 angeformt, damit das Schmiermittel leichter in Radialrichtung 9 nach außen fließen kann und eventuell vorhandene Schmutzpartikel leichter radial nach innen in die Aussparung 18 gleiten können. Am äußeren Durchmesser 22 der Anlauffläche 14 ist ein weiterer Radius 32 und/oder eine Phase angeformt.
In einer Variation des Ausführungsbeispiels, die in der unteren Hälfte der 2 dargestellt ist, ist die ringförmige Anlauffläche 14 durch die radiale Ausdehnung der flachen Phase 37 in Radialrichtung 9 gegenüber einer fiktiven Fläche 25 senkrecht zur Mittelachse 20 um einen Phasenwinkel 27 geneigt. Dieser Phasenwinkel 27 beträgt zwischen 1° und 10°. Durch die Neigung der Anlauffläche 14 radial nach innen zur zentralen Aussparung 18 hin, bildet die Anlauffläche 14 eine Mantelfläche eines sehr flachen Kraters. Dabei mündet der flache Krater in die deutlich steilere zentrale Aussparung 18.
In einem radial mittleren Bereich 31 zwischen dem inneren und äußeren Durchmesser 21, 22 liegt in der Anlauffläche 14 eine weitere axiale Vertiefung 19 zur Aufnahme von Schmiermittel. Die weitere axiale Vertiefung 19 ist hierbei als umlaufende Ringnut 28 ausgebildet. Die Ringnut 28 weist hier einen gewölbten Querschnitt mit einer gebogenen Grundfläche 102 auf. Bezüglich der Radialrichtung 9 gehen die Ränder der Ringnut 28 kontinuierlich in die ebene Anlauffläche 14 über. Dazu ist an der Ringnut 28 radial nach innen und radial nach außen jeweils ein Radius 107 angeformt. Die Ringnut 28 ist bei dieser Ausführung über den gesamten Umfang ohne Unterbrechung ausgebildet. Die weitere Vertiefung 19 liegt mittig zwischen dem inneren und äußeren Durchmesser 21, 22 im Bereich 31, damit die Anlauffläche 14 radial nach außen und radial nach innen gut mit Schmiermittel versorgt wird. Sowohl in die zentrale Aussparung 18 als auch in die weitere Vertiefung 19 wird als Schmiermittel bevorzugt ein Fett deponiert, das als Matrix für ein flüssiges Öl dient, das aus der zentralen Aussparung 18 und der weiteren Vertiefung 19 herausfließen kann, um die Anlauffläche 14 zu benetzen.
Gegenüberliegend zur Anlauffläche 14 und der Aussparung 18 ist ein scheibenförmiger Trägerbereich 34 ausgebildet, dessen Rückseite 36 im montierten Zustand am Ende 62 der Rotorwelle 58 anliegt. An der Rückseite 36 ist ein axialer Fortsatz 38 ausgebildet, der sich entlang der Mittelachse 20 erstreckt. Am freien Ende 40 des axialen Fortsatzes 38 ist eine Einführphase 42 ausgebildet, über die der Anlaufpilz 10 leichter in eine korrespondierende Ausnehmung 64 am Ende 62 der Rotorwelle 58 eingefügt werden kann. Dabei kann am Fortsatz 38 ein Mehrkant 39 ausgebildet sein, der in der Ausnehmung 64 verpresst ist und/oder einen Formschluss mit der Ausnehmung 64 bildet. Der Anlaufpilz 10 ist beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, und besteht aus einem teilkristallinen Thermoplast, insbesondere aus einem tribologisch optimierten Kunststoff, z.B. mit Zuschlagstoffen. Mittels Spritzgießen kann in einem Arbeitsgang die Anlauffläche 14, die Aussparung 18, die weitere Vertiefung 19 und der axiale Fortsatz 38 an den scheibenförmigen Trägerbereich 34 angespritzt werden, so das der Anlaufpilz 10 als einstückiges - insbesondere homogenes - Bauteil hergestellt ist. Im eingebauten Zustand des Anlaufpilzes 10 gemäß 1 ist der axiale Fortsatz 38 in die Ausnehmung 64 der Rotorwelle 58 eingesteckt. Das Ende 62 der Ankerwelle 58 ist hier leicht angefast, damit die Rotorwelle 58 in das Gleitlager 88 eingefügt werden kann. Der Durchmesser des Trägerbereichs 34 mit der äußeren Phase oder Radius 32 ist dabei größer als der äußere Durchmesser 22 der Anlauffläche 14. Der Trägerbereich 34 stützt sich mit seiner Rückseite 36 an der Stirnfläche 86 der Rotorwelle 58 ab. Der Durchmesser des Trägerbereichs 34 beträgt beispielsweise etwa 4 - 8 mm, wobei der Anlaufpilz 10 auf eine Welle von 4 - 10 mm Durchmesser aufgesteckt werden kann.
In 3 ist im Detail eine alternative Ausführung einer weiteren Vertiefung 19 im Querschnitt dargestellt. Der Grund 101 der Vertiefung 19 ist hierbei spitzig, so dass der Querschnitt der Vertiefung 19 als Kerbe 100 näherungsweise dreieckig oder V-förmig ausgebildet ist. Auch hier sind wieder radial außen und innen Radien 107 am Übergang zu der Anlauffläche 14 angeformt. Dabei erstreckt sich die Anlauffläche 14 beispielsweise wieder in eine Ebene 25 senkrecht zur Mittelachse 20.
In einer weiteren Ausführung gemäß 4 weist die weitere Vertiefung 19 hier eine ebene Bodenfläche 104 in Radialrichtung 9 auf, die näherungsweise parallel zur Anlauffläche 14 verläuft. Auch hier sind wieder radial außen und innen Radien 107 als kontinuierliche Übergänge zu der Anlauffläche 14 angeformt. Dabei erstreckt sich die Anlauffläche 14 beispielsweise wieder in einer Ebene 25 senkrecht zur Mittelachse 20. Die weiteren Vertiefungen 19 gemäß 3 und 4 können sowohl als umlaufende Ringnuten 28 als auch als einzelne Sicken 29 ausgebildet sein.
5 zeigt eine Sicht auf die Stirnseite 12 eines Ausführungsbeispiel eines Anlaufpilzes 10, bei dem die weitere Vertiefung 19 über den Umfang unterbrochen ausgebildet ist. Beispielsweise sind drei separate in Umfangsrichtung 8 beabstandete Vertiefungen 19 als Sicken 29 innerhalb der Anlauffläche 14 angeordnet. Die einzelne Vertiefungen 19 bilden dabei Ringnut-Segmente 30, die sich jeweils nur über einen Winkelbereich 108 der Anlauffläche 14 erstrecken. Beispielsweise erstreckt sich die ebene Bodenfläche 104 der Vertiefung 30 über einen Winkelbereich 108 von 20° - 40° - bevorzugt circa 30° - in Umfangsrichtung 8. Der Übergang 110 in Umfangsrichtung 8 zu den Bereichen der Anlauffläche 14 ohne weitere Vertiefungen ist auch wieder kontinuierlich, vorzugsweise mittels Radien 107 oder Phasen 106 in Umfangsrichtung 8 ausgebildet - und kann sich beispielsweise über etwa 15° in Umfangsrichtung 8 erstrecken. Die Bereiche der Anlauffläche 14 zwischen den weiteren Vertiefungen 19 erstrecken sich bevorzugt etwa 60° in Umfangsrichtung 8. Der Querschnitt der weiteren Vertiefung 19 in Radialrichtung 9 gemäß IV - IV entspricht vorzugsweise der Ausführung gemäß 4, kann jedoch beispielsweise auch gemäß 3 oder 2 ausgebildet sein. Das Schmiermittel kann hier im Betrieb sowohl in beide Radialrichtungen 9 als auch in beide Umfangsrichtungen 8 aus den einzelnen weiteren Vertiefungen 19 austreten.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise der innere und der äußere Durchmesser 21, 22 der Anlauffläche 14, sowie die Form und Anordnung der weiteren Vertiefungen 19 an die Anwendung des Elektromotors 52 und die Geometrie des Getriebes 54 angepasst werden. Insbesondere kann die radiale Breite und die axiale Tiefe und somit das Volumen der Aussparung 18 und der weiteren Vertiefung 19 für das Schmiermittel entsprechend variiert werden. Ebenso kann die Neigung der Anlauffläche 14 gegenüber der gedachten Fläche 25 senkrecht zur Mittelachse 20 zur Einstellung der Selbsthemmung variiert werden oder Null betragen. Die elektrische Maschine 50 findet vorzugsweise Anwendung für Stellantriebe im Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Verstellung von Sitzteilen, Fensterscheiben Schiebedächern und Abdeckungen von Öffnungen, ist jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013208295 A1 [0002]

Claims

Anlaufpilz (10) zum axialen Abstützen eine Rotorwelle (58) einer elektrischen Maschine (50), mit einer Stirnseite (12), an der eine Anlauffläche (14) ausgebildet ist, die in montiertem Zustand mit einer Gegenfläche (60) der elektrischen Maschine (50) zusammenwirkt, und an der Stirnseite (12) radial mittig eine zentrale Aussparung (18) ausgeformt ist, die radial innerhalb der Anlauffläche (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass radial beabstandet zu der zentralen Aussparung (18) eine weitere Vertiefung (19) zur Aufnahme von Schmiermittel in der Anlauffläche (18) ausgebildet ist.
Anlaufpilz (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche als Kreisring (16) mit einem inneren Durchmesser (21) und einem äußeren Durchmesser (22) ausgebildet ist, und die weitere Vertiefung (19) radial beabstandet zu dem inneren Durchmesser (21) und zum äußeren Durchmesser (22) angeordnet ist, wobei insbesondere der innere Durchmesser (21) der Anlauffläche (14) 1,0 - 3,0 mm und der äußere Durchmesser (22) 3,5 - 6,0 mm beträgt.
Anlaufpilz (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Vertiefung (19) als vollständig umlaufende Ringnut (28) ausgebildet ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Vertiefung (19) als mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Sicken (29) - insbesondere Ringnutsegmente (30) -ausgebildet ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Vertiefung (19) als Kerbe (100) mit spitzigem Grund (101) bezüglich der Radialrichtung (9) ausgebildet ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Vertiefung (19) mit einer gewölbten oder abgerundeten Grundfläche (102) oder einer ebenen Grundfläche (104) in Radialrichtung (9) ausgebildet ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Vertiefung (19) bezüglich der beiden Radialrichtungen (9) und/oder der beiden Umfangsrichtungen (8) Phasen (106) oder Radien (107) als Übergang zur Anlauffläche (14) aufweisen.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Aussparung (18) radial zur Anlauffläche (14) hin über den Umfang eine Phase oder ein Radius (17) aufweist, und die zentrale Aussparung (18) vorzugsweise als Schmiermittelreservoir nutzbar ist, das in eingebautem Zustand zur Schmierung der Anlauffläche (14) mit Schmiermittel - vorzugsweise Fett - befüllbar ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (14) in Radialrichtung (9) um einen Winkel (27) zu einer senkrecht zur Rotorwelle (58) gedachten Fläche (25) geneigt ist, wobei der Winkel (27) im Bereich zwischen 1° und 10 ° - insbesondere zwischen 3° und 7° - liegt, und vorzugsweise die Anlauffläche (14) zur Mittelachse (20) hin zum axialen Fortsatz (38) hin geneigt ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am äußeren Durchmesser (22) der Anlauffläche (14) über den Umfang eine Phase (32) oder ein Radius angeformt ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegend zur Stirnseite (12) ein axialer Fortsatz (38) zum Einfügen des Anlaufpilzes (10) in eine endseitige Ausnehmung (64) der Rotorwelle (58) ausgebildet ist, wobei der Fortsatz (38) insbesondere als Mehrkant (39) ausgebildet ist.
Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch die Ausbildung als Kunststoff-Spritzgussteil, wobei als Werkstoff insbesondere ein teilkristalliner Thermoplast, vorzugsweise ein tribologisch optimierter Kunststoff mit Zuschlagstoffen wie Kohlefasern und/oder Graphit und/oder PTFE verwendet wird.
Elektrische Maschine (50) mit einem Gehäuse (56), in dem eine Rotorwelle (58) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende (62, 82) der Rotorwelle (58) der Anlaufpilz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche drehfest befestigt ist, der die Rotorwelle (58) axial am Gehäuse (56) abstützt.
Elektrische Maschine (50) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (56) einen metallenen Poltopf (74) mit einer Lageraufnahme (88) für ein Radiallager (89) der Rotorwelle (58) aufweist, wobei der Anlaufpilz (10) - insbesondere unmittelbar - an der axialen Innenwand (93) der Lageraufnahme (88) anläuft.
Elektrische Maschine (50) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (58) als Teil eines Elektromotors (52) ausgebildet ist und ein Schnecke (78) aufweist, mittels der ein Drehmoment von dem Elektromotor (52) auf ein Schneckenrad (79) einer Getriebeeinheit (54) übertragbar ist, wobei die elektrische Maschine (10) als Stellantrieb ausgebildet ist, insbesondere als Fensterheber-, Schiebedach-, oder Sitzverstell-Antrieb im Kraftfahrzeug, bei dem bei lastseitigem Einwirken eines Drehmoments auf das Schneckenrad (79) der Stellantrieb mittels einer Selbsthemmung blockiert.