Titel: Elektromotor Title: Electric motor
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Gehäuse und einem Rotor, der in dem Gehäuse über eine Fest-/Loslagerung gelagert ist, wobei als Festlager ein Rillenkugellager mit einem Innenring und einem Außenring vorgesehen ist und der Außenring des Festlagers mittels einer Federstahlscheibe im Gehäuse elastisch eingespannt ist. The invention relates to an electric motor having a housing and a rotor which is mounted in the housing via a fixed / floating bearing, wherein a deep groove ball bearing with an inner ring and an outer ring is provided as a fixed bearing and the outer ring of the fixed bearing by means of a spring steel disc in the housing elastically clamped is.
Die Form der erfindungsgemäßen Federstahlscheibe ist an sich bekannt, The shape of the spring steel disc according to the invention is known per se,
insbesondere bei Kalottenlagern werden derartige Bauelemente regelmäßig eingesetzt. Ein wesentlicher Unterschied zur Gattung der Erfindung besteht darin, dass bei Kalottenlagern die Welle axial kein Moment auf das Lager ausübt. Hingegen kann bei einem fest mit der Welle verpressten Innenring eines Rillenkugellagers eine große axiale Last auf das Lager übertragen werden, insbesondere bei Vibrationsund Stoßbelastung. especially in spherical bearings such components are used regularly. An essential difference to the genus of the invention is that with spherical bearings, the shaft exerts no axial moment on the bearing. On the other hand, a large axial load can be transmitted to the bearing in a firmly pressed with the shaft inner ring of a deep groove ball bearing, especially in vibration and impact load.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Rillenkugellager mit einfachen Mitteln, mit möglichst wenigen Verfahrensschritten und wenigen Bauteilen sicher und dauerhaft in einem tiefgezogenen Stahlgehäuse festzulegen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. The object of the invention is to define a deep groove ball bearings with simple means, with as few process steps and few components safely and permanently in a deep-drawn steel housing. This object is achieved by the features of claim 1.
Es wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse ein tiefgezogenes Stahlgehäuse (10) oder ein tiefgezogener Stahlgehäusetopf ist, die Federstahlscheibe (5) gehärtet ist, die Härte der Federstahlscheibe (5) größer ist als die Härte des tiefgezogenen Stahlgehäuses (10) und die Federstahlscheibe (5) die Form eines Klemmrings aufweist, welcher im Bereich radial außerhalb des Außenrings (9) einen It is proposed that the housing is a deep-drawn steel housing (10) or a deep-drawn steel housing pot, the spring steel disc (5) is hardened, the hardness of the spring steel disc (5) is greater than the hardness of the deep-drawn steel housing (10) and the spring steel disc (5 ) has the form of a clamping ring, which in the region radially outside the outer ring (9) has a
geschlossenen Ring mit radial nach innen gerichteten Federarmen (2) aufweist, welche den Außenring (9) so beaufschlagen, dass jeder Federarm (2) mit einer axialen und einer radialen Kraftkomponente auf den Außenring (9) einwirkt. Durch die unterschiedlichen Härtegrade der Fügepartner kann sich die Federstahlscheibe
(5) bei einer Kraftbeaufschlagung entgegen der Fügerichtung im tiefgezogenen Stahlgehäuse (10) verkrallen und einen sicheren Halt finden. Der Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) ist im Stahlgehäuse (10) axial beweglich gelagert und wird nur durch die Federstahlscheibe (5) gehalten. Bei einer Kraftbeaufschlagung entgegen der Fügerichtung wirkt eine axiale und radiale Kraftkomponente auf die Federarme (2) ein, wodurch diese, je nach Betrag der Kraft, mehr oder weniger auslenken, wodurch sich der Abstand benachbarter Enden der Federarme (2) geringfügig vergrößert. Bei einem geschlossenen Ring würde dieser Effekt zu einem Bruch des gehärteten Bauteils führen. Da sich die aufgezeigte kraftschlüssige Verbindung als ausreichend fest erwiesen hat, werden keine zusätzlichen Sicherungselemente oder Umformvorgänge benötigt. Somit ist eine sehr einfache und wirksame Befestigung des Rillenkugellagers (8) gegeben. closed ring with radially inwardly directed spring arms (2) which act on the outer ring (9) so that each spring arm (2) with an axial and a radial force component acts on the outer ring (9). Due to the different degrees of hardness of the joining partners, the spring steel disc can (5) dig in a force against the joining direction in the deep-drawn steel housing (10) and find a secure fit. The outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) is mounted axially movable in the steel housing (10) and is held only by the spring steel disc (5). When a force against the joining direction against an axial and radial force component acts on the spring arms (2), whereby these, depending on the amount of force, more or less deflect, whereby the distance between adjacent ends of the spring arms (2) increases slightly. With a closed ring, this effect would lead to breakage of the hardened component. Since the indicated frictional connection has proven to be sufficiently strong, no additional security elements or forming operations are required. Thus, a very simple and effective attachment of the deep groove ball bearing (8) is given.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Further developments of the invention are presented in the subclaims.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Stahlgehäuse (10) verzinkt ist. Die It is particularly advantageous if the steel housing (10) is galvanized. The
Zinkschicht, die nach dem Tiefziehen sehr dünn ist, bewirkt dennoch, dass sich die Haltekraft der Federstahlscheibe (5) im Stahlgehäuse (10) deutlich erhöht. Zinc layer, which is very thin after deep drawing, nevertheless causes the holding force of the spring steel disc (5) in the steel housing (10) to increase significantly.
Weiter wird beansprucht, dass das Stahlgehäuse (10) mehrere kaskadenartige Vertiefungen (1 1 , 12, 13) aufweist und eine erste Vertiefung (1 1 ) radial durch einen ersten Zylindermantel (21 ) begrenzt ist und zur Aufnahme der Federstahlscheibe (5) dient. Diese Vertiefung (1 1 ) ist im Durchmesser so dimensioniert, dass sie zur Aufnahme der Federstahlscheibe (5) ausreicht. It is further claimed that the steel housing (10) has a plurality of cascade-like recesses (1 1, 12, 13) and a first recess (1 1) is radially bounded by a first cylinder jacket (21) and for receiving the spring steel disc (5). This recess (1 1) is dimensioned in diameter so that it is sufficient for receiving the spring steel disc (5).
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Stahlgehäuse (10) eine zweite, radial durch einen zweiten Zylindermantel (22) begrenzte Vertiefung (12) aufweist, deren Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der ersten Vertiefung (1 1 ) und dass die zweite Vertiefung (12) zur Aufnahme des Rillenkugellagers (8) dient. Der Durchmesser der zweiten Vertiefung (12) unterscheidet sich vom Durchmesser der ersten Vertiefung (1 1 ) so, dass die Federarme (2) sich radial deutlich in den Bereich der zweiten Vertiefung (12) erstrecken, so dass der Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) von den Federarmen (2) in axialer Richtung gehalten werden kann.
Schließlich ist es zweckmäßig, dass das Stahlgehäuse (10) eine dritte Vertiefung (13) aufweist, welche radial durch einen dritten Zylindermantel (23) begrenzt ist und deren Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten In addition, it is proposed that the steel housing (10) has a second recess (12) defined radially by a second cylinder jacket (22) whose inside diameter is smaller than the inside diameter of the first recess (11) and in that the second recess (12 ) for receiving the deep groove ball bearing (8). The diameter of the second recess (12) differs from the diameter of the first recess (1 1) so that the spring arms (2) extend radially into the region of the second recess (12), so that the outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) by the spring arms (2) can be held in the axial direction. Finally, it is expedient that the steel housing (10) has a third recess (13), which is bounded radially by a third cylinder jacket (23) and whose inner diameter is smaller than the inner diameter of the second
Zylindermantels (22). Diese Vertiefung (13) ist so ausgelegt, dass eine Abdeckkappe (1 6) sicher montierbar ist. Eine Abdeckkappe (1 6) kann erforderlich sein, wenn eine Gehäuseöffnung erforderlich ist, um einen Zugang für ein Montagewerkzeug für das Aufpressen des Innenrings auf eine Motorwelle zu ermöglichen. Cylinder shell (22). This recess (13) is designed so that a cap (1 6) is securely mounted. A cap (16) may be required if a housing opening is required to allow access for an assembly tool for pressing the inner ring onto a motor shaft.
Besonders wichtig ist es, dass der Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) axial ein größeres Maß aufweist als die Tiefe der zweiten Vertiefung (12). Erst dadurch ist eine spielfreie Aufnahme des Außenrings (9) in der zweiten Vertiefung (12) möglich. It is particularly important that the outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) axially has a greater dimension than the depth of the second recess (12). Only then is a backlash-free recording of the outer ring (9) in the second recess (12) possible.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Federstahlscheibe (5) im montierten Zustand in axialer Richtung an einem Anschlag (6) anliegt. Die axiale Lage des Anschlags (6) ist entscheidend für die Vorspannung, mit welcher die Federarme (2) auf den Außenring (9) einwirken. Dadurch ist, auch aufgrund der Maßtoleranzen, der Fügepartner eine definierbare Kraft innerhalb berechenbarer Toleranzgrenzen möglich. Advantageously, it is provided that the spring steel disc (5) rests in the mounted state in the axial direction on a stop (6). The axial position of the stop (6) is decisive for the bias with which the spring arms (2) act on the outer ring (9). Thereby, also due to the dimensional tolerances, the joining partner a definable force within calculable tolerance limits possible.
Es ist vorgesehen, dass die Federstahlscheibe (5) einen kegelmantelförmigen Klemmbereich (4) aufweist, mit welchem sie sich im montierten Zustand an der Innenwandung des ersten Zylindermantels (21 ) des Stahlgehäuses (10) festkrallt. Der Halt der Federstahlscheibe (5) im Stahlgehäuse (10) erhöht sich bei einer Kraftbeaufschlagung entgegen der Fügerichtung aufgrund geometrischer It is provided that the spring steel disc (5) has a cone-shaped clamping region (4), with which it claws in the mounted state on the inner wall of the first cylinder jacket (21) of the steel housing (10). The hold of the spring steel disc (5) in the steel housing (10) increases in a force against the joining direction due to geometric
Gesetzmäßigkeiten, weil in der aufgezeigten Situation der kegelmantelförmige Klemmbereich (4) nach radial außen gedrängt wird, wodurch sich der Kraftschluss noch verstärkt. Laws, because in the situation shown, the cone-shaped clamping region (4) is urged radially outward, whereby the adhesion is reinforced.
Es wird ausdrücklich beansprucht, dass das Rillenkugellager (8) ausschließlich durch die kraftschlüssige Verbindung der Federstahlscheibe (5) mit dem Stahlgehäuse (10) gehalten ist, um der Aufgabe der Erfindung gerecht zu werden. It is expressly claimed that the deep groove ball bearing (8) is held exclusively by the frictional connection of the spring steel disc (5) with the steel housing (10) in order to meet the object of the invention.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Rillenkugellager (8) durch die Federarme (2) elastisch gehalten ist. Hierdurch können
Radialbelastungen abgefedert werden, ohne dass eine bleibende Verformung entsteht. Another important advantage of the invention is that the deep groove ball bearing (8) by the spring arms (2) is elastically held. This allows Radial loads are cushioned without a permanent deformation occurs.
Nicht zuletzt ist es sinnvoll, dass eine vom Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) axial auf die Federarme (2) gerichtete Kraft in Demontagerichtung die radial vom Klemmbereich (4) auf den ersten Zylindermantel (21 ) wirkende Kraft erhöht. Last but not least, it makes sense that a force directed axially from the outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) towards the spring arms (2) in the dismounting direction increases the force acting radially on the first cylinder jacket (21) from the clamping area (4).
Es hat sich gezeigt, dass die Federarme (2) der Federstahlscheibe (5) im It has been shown that the spring arms (2) of the spring steel disc (5) in
unmontierten Zustand gegenüber der Scheibenebene um 25° bis 35° geneigt sein sollten, dass der Klemmbereich (4) der Federstahlscheibe (5) im unmontierten Zustand gegenüber der Scheibenebene um 35° bis 45° geneigt sein sollte und dass der Außendurchmesser des Klemmbereichs (4) der Federstahlscheibe (5) im unmontierten Zustand 2% bis 4% größer als der Innendurchmesser des ersten Zylindermantels (21 ) sein sollte, um eine optimale Haltekraft der Federstahlscheibe (5) und eine optimale elastische Halterung des Rillenkugellagers (8) zu bewirken. unmounted state relative to the disk plane should be inclined by 25 ° to 35 ° that the clamping region (4) of the spring steel disc (5) should be inclined in the unassembled state relative to the disk plane by 35 ° to 45 ° and that the outer diameter of the clamping region (4) the spring steel disc (5) should be in the unmounted state 2% to 4% larger than the inner diameter of the first cylinder jacket (21) to effect an optimal holding force of the spring steel disc (5) and an optimal elastic support of the deep groove ball bearing (8).
Die Erfindung umfasst auch solche Gehäuse, welche mehr als die genannte Anzahl an Vertiefungen (1 1 , 12, 13) aufweist. In diesem Fall wäre mit„erster Vertiefung" die Vertiefung gemeint, in welcher die Federstahlscheibe (5) aufgenommen ist. The invention also includes such housing, which has more than said number of recesses (1 1, 12, 13). In this case, the term "first depression" would mean the depression in which the spring steel disc (5) is received.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to an example. Show it:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines tiefgezogenen Stahlgehäusetopfs, 1 is a sectional view of a deep-drawn steel housing pot,
Fig. 2 eine Federstahlscheibe in einer Draufsicht, im Schnitt und räumlich, 2 is a spring steel disc in a plan view, in section and spatially,
Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines eingebauten Rillenkugellagers und Fig. 3 is a partial sectional view of a built-in deep groove ball bearing and
Fig. 4 eine Zusammenbauzeichnung eines Elektromotors. Fig. 4 is an assembly drawing of an electric motor.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines tiefgezogenen Stahlgehäuse 10, mit einer ersten Vertiefung 1 1 zur Aufnahme einer Federstahlscheibe 5, eine zweite Vertiefung 12 zur Aufnahme eines Rillenkugellagers 8 und eine dritte Vertiefung 13 zur Bildung eines Anschlages 6 für das Rillenkugellager 8. Eine Gehäuseöffnung 7 ist für einen
Gegenhalter einer Einpressvorrichtung freigespart. Die erste Vertiefung 1 1 ist radial innen durch einen ersten Zylindermantel 21 , die zweite Vertiefung 12 durch einen zweiten Zylindermantel 22 und die dritte Vertiefung 13 durch einen dritten 1 shows a sectional view of a deep-drawn steel housing 10, with a first recess 1 1 for receiving a spring steel disc 5, a second recess 12 for receiving a deep groove ball bearing 8 and a third recess 13 for forming a stop 6 for the deep groove ball bearing 8. A housing opening. 7 is for one Retainer of a press-in device freigespart. The first recess 1 1 is radially inwardly through a first cylinder shell 21, the second recess 12 through a second cylinder shell 22 and the third recess 13 through a third
Zylindermantel 23 begrenzt. Cylinder jacket 23 limited.
Fig. 2 zeigt die Federstahlscheibe 5 in einer Draufsicht, einem Schnitt und räumlich. Die Federstahlscheibe 5 ist in ihrer Grundform kreisrund und weist in radialer Richtung drei Abschnitte auf. Ein äußerer Klemmbereich 4 ist kegelmantelförmig angeschrägt. Ein mittlerer Anschlagringbereich 3 ist im montierten Zustand rechtwinklig zu einer Motorwelle ausgerichtet. Innere Federarme 2 bilden in ihrer Gesamtheit Teilflächen einer Kegelmantelfläche. Die Federarme 2 sind durch schlitzartige Freisparungen 14 voneinander getrennt. Die Freisparungen 14 erstrecken sich bis in den Anschlagringbereich 3. Fig. 2 shows the spring steel disc 5 in a plan view, a section and spatially. The spring steel disk 5 is circular in its basic form and has three sections in the radial direction. An outer clamping region 4 is tapered cone-shaped. A middle stop ring portion 3 is aligned in the mounted state perpendicular to a motor shaft. Inner spring arms 2 form part surfaces of a conical surface in their entirety. The spring arms 2 are separated by slot-like recesses 14. The recesses 14 extend into the stop ring area 3.
Fig. 3 zeigt eine Zusammenbauzeichnung mit dem Stahlgehäuse 10, dem Fig. 3 shows an assembly drawing with the steel housing 10, the
Rillenkugellager 8 und der Federstahlscheibe 5. Wie deutlich zu erkennen ist, ragt das Rillenkugellager 8 aus der zweiten Vertiefung 12 vor, so dass die Deep groove ball bearing 8 and the spring steel disc 5. As can be clearly seen, the deep groove ball bearing 8 protrudes from the second recess 12, so that the
Federstahlscheibe 5 mit ihren Federarmen 2 auf einer Kante eines Außenrings 9 des Rillenkugellagers 8 anliegt und eine radiale sowie eine axiale Kraftkomponente auf den Außenring 9 ausüben kann. Die Federstahlscheibe 5 ist in einer ersten Spring steel plate 5 with its spring arms 2 rests on an edge of an outer ring 9 of the deep groove ball bearing 8 and can exert a radial and an axial force component on the outer ring 9. The spring steel disc 5 is in a first
Vertiefung 1 1 und das Rillenkugellager 8 ist in einer zweiten Vertiefung 12 Well 1 1 and the deep groove ball bearing 8 is in a second recess 12th
aufgenommen. Die Federstahlscheibe 5 ist mit ihrem Klemmbereich 4 an dem ersten Zylindermantel 21 (siehe Fig. 1 ) festgekrallt. Um dies zu ermöglichen, ist die added. The spring steel disc 5 is clamped with its clamping region 4 on the first cylinder jacket 21 (see FIG. 1). To make this possible, is the
Federstahlscheibe 5 gehärtet, so dass sein Material gegenüber dem Stahlgehäuse 10 härter ist. Mit seinem Anschlagringbereich 3 liegt die Federstahlscheibe 5 an dem Anschlag 6 des Stahlgehäuses 10 an. Spring steel disc 5 cured so that its material is harder compared to the steel housing 10. With its stop ring area 3, the spring steel disc 5 bears against the stop 6 of the steel housing 10.
Fig. 4 zeigt eine Zusammenbauzeichnung eines Elektromotors 1 mit dem als Fig. 4 shows an assembly drawing of an electric motor 1 with the as
Festlager wirkenden Rillenkugellager 8, das mit der Federstahlscheibe 5 befestigt ist und mit einem als Loslager 15 wirkenden zweiten Kugellager. Weiter ist eine Fixed bearing deep groove ball bearing 8, which is fixed to the spring steel disc 5 and acting as a floating bearing 15 second ball bearing. Next is one
Abdeckkappe 1 6 dargestellt, welche in der Freisparung 14 befestigt ist. Bei dem im Anwendungsbeispiel gezeigten Elektromotor 1 handelt es sich um einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, welcher einen mit Permanentmagneten 27 bestückten Rotor 18, einen mit einer Wicklung 24 bewickelten Stator 19 und ein
Gehäuse, welches aus einem Lagerschild 20 und dem Stahlgehäuse 10 besteht, aufweist. Der Rotor 18 besteht aus einer glatten Welle 25, einem Rotorblechpaket 26, den Permanentmagneten 27 und einem Geberpolrad 28, welches auf einem Träger 33 gehalten ist, der in Ausnehmungen 34 des Rotorblechpaketes 26 axial eingepresst ist. Weiter sind ein Statorblechpaket 29, eine Zahnradpumpe 30, eine Leiterplatte 31 , ein Sensor 17 und ein Stecker 32 gezeigt.
Cover cap 1 6 shown, which is secured in the recess 14. The electric motor 1 shown in the application example is an electronically commutated DC motor which has a rotor 18 equipped with permanent magnets 27, a stator 19 wound with a winding 24, and a Housing, which consists of a bearing plate 20 and the steel housing 10 has. The rotor 18 consists of a smooth shaft 25, a rotor core 26, the permanent magnet 27 and a Geberpolrad 28, which is held on a carrier 33 which is axially pressed into recesses 34 of the rotor core 26. Further, a laminated stator core 29, a gear pump 30, a printed circuit board 31, a sensor 17 and a plug 32 are shown.
Bezugszeichenliste Elektromotor Leiterplatte Federarm Stecker Anschlagringbereich Träger Electro-motor PCB Spring arm Plug Stop ring area Carrier
Klemmbereich Ausnehmungen Federstahlscheibe Clamping area recesses spring steel disc
Anschlag attack
Gehäuseöffnung housing opening
Rillenkugellager Deep groove ball bearings
Außenring outer ring
Stahlgehäuse steel case
erste Vertiefung first recess
zweite Vertiefung second recess
dritte Vertiefung third recess
Freisparung cutout
Loslager movable bearing
Abdeckkappe cap
Sensor sensor
Rotor rotor
Stator stator
Lagerschild end shield
erster Zylindermantel first cylinder jacket
zweiter Zylindermantel second cylinder jacket
dritter Zylindermantel third cylinder jacket
Wicklung winding
Welle wave
Rotorblechpaket Laminated core
Permanentmagnet permanent magnet
Geberpolrad Geberpolrad
Statorblechpaket stator lamination
Zahnradpumpe
gear pump