DE10064803C1 - Montageelement in einem insbesondere mit einem Kleinmotor ausgestatteten Stellelement - Google Patents

Abstract

Für den Einbau eines Motors in ein Stellelement-Gehäuse braucht der Motor lediglich axial in eine topfförmige Halterungs-Aufnahme gesteckt zu werden, woraufhin diese Aufnahme abtriebsseitig mittels eines im wesentlichen ringscheibenförmigen Montageelementes abgedeckt wird, das sich zum axialen Toleranzausgleich mittels kronenförmig angeordneter Federarme dem Gehäuse gegenüber abstützt und dabei zwecks Drehmomentenaufnahme einerseits mit dem Lagerschild des Motors sowie andererseits mit dem Gehäuse formschlüssig in Eingriff steht. Die axialen Eingriffe zwischen dem Motor und dem Montageelement dienen hinsichtlich Lage, Querschnitt und/oder Eingriffstiefe zugleich einer Kodierung der Motorzuordnung über das Montageelement. Das geometrisch komplexe, mit seinen Federarmen, Kodierungs-Noppen oder -Einstichen und den Stützbeinen vorzugsweise einstückig aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff gespritzte Montageelement kann in der Nähe des Durchtritts der Abtriebswelle noch mit einer Halterung für einen Sensor ausgestattet sein, der am Montageelement selbst elektrisch an ein Sensor-Kabel angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Montageelement gemäß der Gattungsangabe des Hauptanspru­ ches.

Während leistungsstarke Elektromotore üblicherweise an ihren Statorgehäusen mit quer zur Motorachse orientierten Befestigungslöchern in angeformten Standsockeln und schwä­ cher ausgelegte Elektromotore häufig mit parallel zur Motorachse orientierten Befesti­ gungslöchern in einer Lagerschale oder einem diese umgebenden Kragen ausgestattet sind, weisen die im Rahmen vorliegender Erfindung vorrangig interessierenden hochtourigen kleinen Gleichstrom-Niederspannungsmotore gewöhnlich ein schlichtes, im wesentlichen zylindrisches, Motorgehäuse ohne integrierte Befestigungselemente auf. Deren Montage kann mittels einer starren Klemmschelle oder eines flexiblen Spannbandes auf einem tra­ genden Teil der umgebenden Geräte-Konstruktion erfolgen, die nachstehend als Gehäuse des Stellelementes bezeichnet wird. Allerdings ist durch solchen Einbau keine definierte axiale Positionierung im Gehäuse gewährleistet, die andererseits gewöhnlich in Hinblick auf das Zusammenwirken mit nachfolgenden Funktionsteilen wie einem dem Motor nach­ geschalteten Getriebe erforderlich ist.

Aus der DE 42 42 701 A1 ist bei einem, mit einem kleinen Motor ausgestatteten, elektro­ motorischen Stellelement ein Montageelement in Form einer Klemmeinrichtung bekannt, die zwischen dem Motorgehäuse und einem dieses umgebenden Aufnahmegehäuse radial bezüglich der Motorachse wirksame Federarme aufweist, wodurch eine konzentrische Festlegung des axial in die Aufnahmeöffnung seines Aufnahmegehäuses eingeschobenen Elektromotors sichergestellt werden soll.

Gemäß dem DE-GM 19 08 661 wird ein Kleinstmotor mittels eines ihn U-förmig umgrei­ fenden Federbügels bei durch eine Getriebeplatine hindurchragender Motorwelle axial anliegend auf der Getriebeplatine befestigt, wofür der Federbügel an seinen freien Schen­ kelenden mit Ansätzen zur formschlüssigen Verankerung in der Platine ausgestattet ist.

Der Erfindung liegt deshalb die technische Problemstellung zugrunde, ein möglichst uni­ versell anwendbares Montageelement insbesondere für den Einbau von Kleinmotoren zu schaffen, wie sie mit ihnen nachgeschalteten Untersetzungsgetrieben etwa in der Fahr­ zeugindustrie als elektromotorische Stellelemente zunehmend Einsatz finden.

Diese Aufgabe ist durch ein Montageelement der im Hauptanspruch umrissenen Art gelöst, das unter Abstützung gegen die Einbauumgebung eines Motors im Gehäuse des Stellele­ mentes gleichermaßen einen Ausgleich axialer Fertigungs- und Montagetoleranzen samt radialer Zentrierung der Abtriebsseite des Motors erbringt und zudem eine verdrehsichere Fixierung zur Aufnahme dessen Drehmomentes gegenüber dem umgebenden Gehäuse samt Einbaukodierung eröffnet.

Dafür ist das erfindungsgemäße Montageelement im wesentlichen als die Abtriebswelle übergreifende gelochte Scheibe ausgestaltet, die sich mit quer zu ihrer Hauptebene vorra­ genden Federarmen axial und radial in der Einbauumgebung gegen das Gehäuse steif- elastisch abstützt. Am Gehäuse drehfest gehaltert, kann diese Scheibe außerdem mit dem Lagerschild des Motors über achsparallele Vorsprünge bzw. Einstiche in formschlüssigem Eingriff stehen, wodurch der Motor an einem Verdrehen dem Gehäuse gegenüber gehin­ dert ist. Dieser Eingriff kann zugleich als Kodierung dienen, um sicherzustellen, daß der Gleichspannungs-Motor in Bezug auf die räumliche Lage seiner Anschlußklemmen pol­ richtig ins Gehäuse eingesetzt ist. Darüber hinaus können durch diese Kodierung be­ stimmte Motore bestimmten Anforderungen zugeordnet werden. So können Motore z. B. hinsichtlich unterschiedlicher Leistungsstufen oder Bauarten an den Lagerschalen gekenn­ zeichnet und korrespondierenden Montageelementen zugeordnet sein.

Der jeweilige Motor kann nun mit seinem im wesentlichen zylindrischen Umgehäuse ein­ fach unter loser Passung koaxial in einer vorzugsweise zur Zentrierung innen zum Boden hin leicht konisch sich verjüngenden topfförmigen Aufnahme ruhen, die im Gehäuse des Stellelementes ausgebildet ist. Dieser Aufnahmetopf wird nach dem Einsenken des Stelle­ lementes dem Boden gegenüber mittels des Montageelementes abgedeckt. Von dem er­ strecken sich außen, auf der vom Stellelement abgewandten Oberfläche, längs eines Krei­ ses angeformte, stauch- und biegbare Federarme etwa achsparallel fort. Sie dienen einer steif-elastischen Abstützung gegenüber dem Gehäuse und dadurch einem axialen Tole­ ranzausgleich bei gleichzeitig abtriebsseitiger radialer Zentrierung des Motors im Bereich des größeren Durchmessers des Aufnahmetopfes.

Längs des Randes weist diese den Aufnahmetopf abdeckende Lochscheibe vorzugsweise den Federarmen entgegengesetzt orientiert einige ebenfalls etwa achsparallele Stützbeine auf, die zur Drehmomentenabstützung mit dem Gehäuse formschlüssig in Eingriff stehen. Außerdem steht die Scheibe mit achsparallelen Noppen oder Einstichen im schon erwähn­ ten formschlüssig drehfesten Eingriff mit der benachbarten Lagerschale des Stellelementes.

Das deshalb geometrisch komplexe, mit seinen Federarmen, Kodierungs-Noppen oder -Einstichen und den Stützbeinen vorzugsweise einstückig aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff gespritzte Montageelement kann in der Nähe seiner zentralen Öffnung zum Durchtritt der Abtriebswelle noch mit einer Halterung für einen Sensor ausgestattet sein, der am Montageelement selbst elektrisch an ein Sensor-Kabel angeschlossen ist. Dieses kann, von rückwärts achsparallel zugeführt, in einer Tasche außen an der Halterungs- Aufnahme kraftschlüssig am Gehäuse festgelegt werden, etwa durch Einguß oder mittels eines überstehenden Randes des Montageelementes, der eine Stauchbuchse mit dem hin­ durchlaufenden Kabel axial preßt.

Zur Ergänzung der Erfindungsoffenbarung wird auf die weiteren Ansprüche und auf nach­ stehende Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche nicht maßstabsgerecht skizzierten Ausführungsbeispieles verwiesen. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Axial-Längsschnitt den Einbau eines Kleinmotors in das Gehäuse ei­ nes Stellelementes unter Einsatz eines erfindungsgemäßen Montageelementes.

Das motorische Stellelement 11 kann eine Baueinheit aus hochtourigem Gleichspan­ nungs-Motor 12 mit direkt angebautem Untersetzungsgetriebe enthalten. Im dargestellten Beispiel ist jedoch die Motor-Abtriebswelle 14 mit einer Riemenscheibe 15 für einen Zahnriemen 13 zum Antrieb eines achsparallel versetzt im Gehäuse 16 montierten Getrie­ bes bestückt.

Für die Halterung des Motors 12 ist das Gehäuse 16 aus Metall oder Kunststoff mit einer innen sich etwas verjüngenden topfförmigen Aufnahme 17 ausgestattet. An deren Außen­ kontur befindliche achsparallele, abtriebsseitig offene Taschen 18 dienen der Aufnahme von Stützbeinen 22, die von einem im wesentlichen lochscheibenförmigen Montageele­ ment 21 etwa quer zu dessen Hauptebene vorkragen. Die Stützbeine 22 tauchen in die ört­ lich zugeordneten Taschen 18 ein, wenn das Montageelement 21 mit seiner zentralen Öff­ nung 23 über die hervorstehende Welle 14 hinweg axial auf die mit dem Motor 12 be­ stückte Aufnahme 17 aufgesetzt wird. Das Montageelement 21 gelangt dabei aber nur dann bis in seine axiale Endposition im Gehäuse 16, etwa zur Anlage gegen den Stirnrand 24 der Aufnahme 17, wenn es an seiner Rückseite mit dem Lagerschild 25 für die Abtriebs-Welle 14 des Motors 12 stirnseitig formschlüssig in Eigriff gelangt. Dafür sind im skizzierten Realisierungsbeispiel achsparallele Vorsprünge 26 vorgesehen, die bündig in nach Lage, Eingriffstiefe und Querschnitts-Abmessung zugeordnete Einstiche 27 eingreifen, wenn der Motor 12 seine vorgegebene Orientierung im Gehäuse 16 eingenommen hat und die vor­ gegebene Paarung von Motor 12 und Montageelement 21 zutrifft. Die zapfenartigen Vor­ sprünge 26 sind beim skizzierten Ausführungsbeispiel an der Rückseite des Montageele­ mentes 21 und die Einstiche 27 in der ihm benachbarten Frontfläche des Lagerschildes 25 vorgesehen; es können aber auch die Vorsprünge 26 teilweise oder vollzählig auf der Stirnseite des Lagerschildes 25 vorgesehen (montiert oder angeformt) sein, und die Einsti­ che 27 dementsprechend in der hier anliegenden Rückseite des Montageelementes 11.

Die Stützbeine 22 können mittels Vergußmasse in ihren Taschen 18 kraftschlüssig festge­ legt werden. Wenigstens ein radialer Vorsprung an den Stützbeinen 22, etwa die skizzierte Endabkröpfung, erhöht die Sicherheit gegen axiale Verlagerung im Gehäuses 16 im Falle axialer Beanspruchung des Montageelementes 21.

Kabelanschlüsse an das Stellelement 11, etwa ein Speisekabel für den Motor 12 bzw. ein Sensor-Kabel 20, werden zweckmäßigerweise von rückwärts achsparallel durch die Böden von Taschen 18 hindurch in den Bereich vor dem Lagerschild 25 zugeführt. Die Kabelbe­ festigung kann mit dem Einguß des in diese Tasche 18 eintauchenden Stützbeines 22 er­ folgen. Als Alternative zum Einguß ist in der Zeichnung die Festlegung eines Kabels 20 mittels einer Stauchbuchse 19 skizziert. In diesem Falle wird das Ende des Kabels 20 in der zugeordneten Tasche 18 kraftschlüssig festgelegt, indem das mit den Stützbeinen 22 in Taschen 18 eingreifende Montageelement 21 axial vor der Öffnung der Aufnahme 17 montiert wird und dabei mit einem radial überstehenden Rand die Buchse 19 axial staucht.

Auf seiner dem Stellelement 11 abgewandten Vorderseite trägt das Montageelement 21 einen kronenförmigen Ring radial ausschwenkender aber funktional im wesentlichen achsparallel orientierter, angebauter oder angeformter, ausbiegbarer aber relativ steifer Federarme 28. Die stützen sich (wie in der Zeichnung symbolhaft überzeichnet) achsial und radial gegen einen flachen Vorsprung in der Innenmantelfläche der Montageöffnung des Gehäuses 16 ab. Dem radialen Fixieren dieser Abstützung dient die radiale Anlage eines ins Innere des kronenförmigen Kranzes der Federbeine 28 eingreifenden buchsenar­ tigen Vorsprungs 29, welcher, die Welle 14 mit ihrer Riemenscheibe 15 radial distanziert koaxial umgebend, von einer Tragplatte 30 her auf das Montageelement 21 zu ragt.

Diese Tragplatte 30 haltert das Gehäuse 16 mit seiner topfförmigen Aufnahme 17 mittels achsparalleler Pfeiler 31, die z. B. wie skizziert von den Taschen 18 aus die axiale Distanz der aus der Aufnahme 17 vorstehenden Welle 14 starr überbrücken. Der Toleranzausgleich bezüglich des Motors 12 und seines Montageelementes 21 erfolgt wie beschrieben über die axiale Abstützung von dessen Federarmen 28 gegen das Gehäuse 16 des Stellelementes 11.

Auf der mit den Federarmen 28 ausgestatteten Vorderseite des Montageelementes 11 kann eine Ausnehmung als Halterung 32 ausgebildet sein, die etwa der Festlegung eines Sensors 33 dient, z. B. eines Hall-Generators zur Überwachung der Rotation der Riemenscheibe 15. Dann ist hier zweckmäßigerweise auf der Vorderseite des Montageelementes 21 auch ein Verbindungsleiter 34 zwischen der Sensor-Halterung 32 und einer Verbindungsstelle 35 für den elektrischen Anschluß des Sensor-Kabels 20 kraft- oder formschlüssig gehaltert. Dieser Verbindungsleiter 34 kann einfach ein hier eingelegter Metallstreifen sein, der als Lötanschluß und zugleich als Wärmesenke zum Schutz gegen lokale thermische Überbean­ spruchung des Montageelementes 21 dient.

Für den Zusammenbau braucht das Stellelement 11 also im wesentlichen lediglich durch die Montageöffnung im Gehäuse 16 hindurch in dessen konisch sich verjüngende, topf­ förmige Aufnahme 17 gesteckt zu werden, woraufhin nur noch das schon mit dem Sensor 33 bestückte Montageelement 21 unter axialer und radialer Verspannung dem Gehäuse 16 gegenüber axial aufzusetzen (und an ein Kabel 20 anzuschließen) ist.

Claims (11)

1. Montageelement (21) in einem insbesondere mit einem kleinen Motor (12) ausgestat­ teten elektromotorischen Stellelement (11), dadurch gekennzeichnet, daß das Montage­ element (21) scheibenförmig mit einer Öffnung (23) zum Durchtritt der Abtriebs-Welle (14) des dahinter axial anliegenden Motors (12) ausgestaltet ist und etwa achsparallel die Öffnung (23) kronenförmig umgebend einen Kranz vorstehender Federarme (28) zum radialen und axialen Abstützen des Motors (12) in dem umgebenden Gehäuse (16) des Stellelementes (11) aufweist.

2. Montageelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (28) sich gegen eine flache umlaufende Stufe in der Montageöffnung des Gehäuses (16) ab­ stützen.

3. Montageelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kranz der Federarme (28) ein Vorsprung (29) axial eingreift, der sich etwa konzentrisch zur Öffnung (23) auf den Motor (12) zu öffnet und die Motor-Welle (14) unter radialem Abstand übergreift.

4. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Deckel über einer topfförmigen Aufnahme (17) für den Motor (12) ausgelegt ist.

5. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein Stützbein (22) zum Eingriff in eine Tasche (18) aufweist, die an einer Aufnahme (17) für den Motor (12) vorgesehen ist.

6. Montageelement nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützbein (22) etwa achsparallel zur topfförmigen Aufnahme (17) in die Tasche (18) eingreift.

7. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es die Öffnung einer Tasche (18) für eine Stauchbuchse (19) zum Festlegen eines Kabels (20) überragt, die außen an einer topfförmige Aufnahme (17) für das Stellele­ ment (11) vorgesehen ist.

8. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es für achsparallelen Formschluß-Eingriff zwischen seiner dem Stellelement (11) zugewandten Rückseite und dem benachbarten Lagerschild (25) des Stellelementes (11) ausgelegt ist.

9. Montageelement nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Formschluß-Kodierungen zwischen seiner dem Stellelement (11) zugewandten Rückseite und dem benachbarten Lagerschild (25) des Stellelementes (11) ausgebildet ist.

10. Montageelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Halterung (32) zur Aufnahme eines Sensors (33) in der Nähe der zen­ tralen Öffnung (23) ausgestattet ist.

11. Montageelement nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Verbindungsstelle (35) zwischen dem Sensor (33) und einem Sensor-Kabel (20) ausgestattet ist.