DE10134982A1

DE10134982A1 - Electrical machine

Info

Publication number: DE10134982A1
Application number: DE10134982A
Authority: DE
Inventors: Werner Lemke; Peter Skala
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-02-06
Also published as: WO2003009447A3; WO2003009447A2

Abstract

The invention relates to an electric machine, in particular a generator for motor vehicles, which has a rotatable rotor (25) and at least one bearing receptacle (41). At least one bearing element (47), which supports the rotor (25), is housed in the bearing receptacle (41). The bearing element (47) is held in the bearing receptacle (41) by means of a bolt element (56) comprising a bolt shaft (59) and a bolt head (62). This allows an axial holding force to be transferred to a bearing ring (65). The bolt head (62) of said bolt element (56) lies directly against the bearing ring (65).

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Bei einer bekannten solchen elektrischen Maschine, einem Generator (Bosch Technische Unterrichtungen, Ausgabe 98/99 "Generatoren", Seite 22 ist der Läufer mittels zweier Wälzlager in Lageraufnahmen gelagert, die Teil eines Antriebslagerschilds bzw. eines Schleifringlagerschilds sind. Die Wälzlager finden dabei in entsprechend dimensionierten Naben Aufnahme. Von Bedeutung ist dabei insbesondere die Lagerung im Antriebslagerschild, wobei das einen Innen- und einen Außenring aufweisende Wälzlager einerseits mit seinem Innenring die Welle des Läufers aufnimmt und andererseits der Außenring des Wälzlagers in der Lageraufnahme gehalten ist. Der Außenring wird mittels einer insgesamt ringförmigen Halteplatte in der Lageraufnahme gehalten, wobei die Halteplatte durch am Umfang verteilte Schrauben an der Nabe befestigt ist. Diese Art der Befestigung sichert den Außenring des Wälzlagers in seiner Lage, indem die Halteplatte über den Umfang des Außenrings eine axiale Kraft ausübt. The invention relates to an electrical machine according to the preamble of the independent claim. In a known such an electric engine, a generator (Bosch Technische lower directions, edition 98/99 "generators", page 22 is mounted to the rotor by means of two roller bearings in bearing receptacles which are part of a drive bearing plate and a slip-ring bearing shield are. The rolling bearings can find it in accordance with The bearing in the drive end shield is of particular importance, the roller bearing having an inner and an outer ring on the one hand receiving the shaft of the rotor with its inner ring and on the other hand the outer ring of the roller bearing being held in the bearing holder ring-shaped retaining plate is held in the bearing seat, the retaining plate being fastened to the hub by screws distributed over the circumference.This type of fastening secures the outer ring of the rolling bearing in its position by exerting an axial force over the circumference of the outer ring ,

Bei dieser Art der Lagerbefestigung ist nachteilig, dass die Halteplatte primär die axiale Baulänge der Lagerbefestigung beeinflusst und dadurch mittelbar die axiale Gesamtlänge der elektrischen Maschine. With this type of bearing attachment it is disadvantageous that the Holding plate primarily the axial length of the bearing attachment influenced and thereby indirectly the total axial length of the electrical machine.

Advantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs ist es möglich, das Wälzlager bzw. Lagermittel in der Nabe zu halten, ohne dass ein Halteplatte benötigt wird. Dies führt einerseits dazu, dass ein Teil - die Halteplatte - eingespart wird, und andererseits dazu, dass die axiale Baulänge der Lageraufnahme und dadurch auch der gesamten elektrischen Maschine reduziert wird. With the electrical machine according to the invention with the Features of the independent claim, it is possible To keep rolling bearings or bearing means in the hub without a holding plate is required. On the one hand, this leads to that one part - the holding plate - is saved, and on the other hand, that the axial length of the Inventory and therefore also the entire electrical Machine is reduced.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale. By the measures listed in the subclaims there are advantageous further developments and improvements of the features specified in the independent claim.

Ist die Lagerbefestigung mittels Schrauben durchgeführt, die einen glatten Bolzenabschnitt zwischen dem Schraubenkopf und dem Schraubengewinde aufweisen, so ist es möglich, höhere Schraubenanzugskräfte zu verwirklichen und dadurch die Lagersicherung zu verbessern. If the bearing is fastened with screws, the a smooth bolt section between the screw head and the screw thread, so it is possible to have higher Realize screw tightening forces and thereby the Improve storage security.

Wird die Schraube zwischen dem Schraubenkopf und dem Bolzen mit einem Übergangsbereich ausgeführt, wobei der Übergangsbereich einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Schraubenkopfdurchmesser und größer als der Bolzendurchmesser, so ist der Kraftfluß zwischen dem Schraubenkopf und dem Schraubenbolzen verbessert, so dass die Kerbwirkung zwischen Schraubenkopf und Schraubenbolzen verringert ist. Die Belastung der Schraube kann wiederum erhöht werden. Eine günstige Form des Übergangsbereichs ist konisch. Die genannten Maßnahmen führen bei den Schrauben dazu, dass der Bolzendurchmesser verringert werden kann, so dass der Bolzenabstand zwischen dem äußersten Durchmesser des Lagermittels weiterhin verringert werden kann. Eine bessere Raumausnutzung in radialer Richtung ist die Folge. Will the screw between the screw head and the bolt executed with a transition area, the Transition area has an outer diameter that is smaller than the screw head diameter and larger than the bolt diameter, so is the power flow between the Screw head and the bolt improved so that the notch effect between screw head and screw bolt is reduced. The load on the screw can in turn increase. A convenient form of transition area is conical. The measures mentioned lead to the screws that the pin diameter can be reduced, so that the bolt distance between the outermost diameter of the storage means can be further reduced. A The result is better use of space in the radial direction.

Wird das Lagermittel mittels Bolzenelementen befestigt, die kraftschlüssig in einer Bohrung sitzen, so entfällt das Einarbeiten von Gewindegängen in eine Bohrung und das zeitaufwendige Eindrehen der Schrauben in das Gewinde. If the bearing means is fastened by means of bolt elements, the Sit frictionally in a hole, so that is not necessary Incorporation of threads into a hole and that time-consuming screwing of the screws into the thread.

Weist das Bolzenelement einen Bolzenkopf mit einem verbreiterten Auflagebereich auf, so wird erreicht, dass die axial wirkende Haltekraft sich über einen größeren Flächenbereich am Lagermittel erstreckt, und dadurch eine im Lagermittel erzeugte mechanische Druckspannung zu einer verminderten Belastung des Lagermittels führt. If the bolt element has a bolt head with a widened contact area, it is achieved that the axially acting holding force over a larger Surface area extends on the bearing means, and thereby one in Storage means generated mechanical compressive stress to a reduced load on the storage means.

Wird als Bolzenelement eine Schraube verwendet, so ist es möglich, die bisherigen Fertigungseinrichtungen zu verwenden, ohne größere kostenintensive Umstellungen vornehmen zu müssen. If a screw is used as the bolt element, it is possible to use the previous manufacturing facilities use without major costly changes to have to make.

Um am Schraubenkopf einen möglichst großen Hebelarm wirken zu lassen, ist vorgesehen, die Bohrung zu senken. Dadurch wird verhindert, dass bereits nahe am Schraubenbolzen eine Belastung des Nabenmaterials stattfindet. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Senkung in radialer Richtung zur Lagerachse geöffnet ist, um so geringe verbleibende Materialstärken nach der Senkung der Bohrung zwischen der Bohrung und der Lageraufnahme zu vermeiden. Geringe Materialstärken wären hier leicht verformbar und könnten sowohl eine Montage des Lagermittels als auch eine Montage des Bolzenelements erschweren. In order to have the largest possible lever arm on the screw head it is intended to lower the hole. Thereby prevents that a close to the bolt Loading of the hub material takes place. Furthermore is provided that the countersink in the radial direction Bearing axis is open, so little remaining Material thicknesses after the drilling of the hole between the Avoid drilling and the bearing. low Material thicknesses would be easily deformable here and could both assembly of the bearing means and assembly of the bolt element complicate.

drawing

Die Erfindung wird nachstehend in zwei Ausführungsbeispielen an Hand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below in two exemplary embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:

Fig. 1 ausschnittsweise einen Längsschnitt durch die elektrische Maschine, Fig. 1 a detail of a longitudinal section through the electric machine,

Fig. 2 und Fig. 3 eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung der Senkung, Fig. 2 and Fig. 3 is a plan view and a sectional view of the reduction,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Bolzenelements ausgeführt als Schraube, Fig. 4 is a side view of the bolt element designed as a screw,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines zweiten Bolzenelements, Fig. 5 is a side view of a second bolt member,

Fig. 6 ausschnittsweise einen Querschnitt durch die Lagerbefestigung mittels eines kraftschlüssig sitzenden Bolzenelements. Fig. 6 a section of a cross section through the bearing attachment by means of a non-positively seated bolt element.

Gleichwirkende Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Identical components have the same reference numbers designated.

In Fig. 1 ist ausschnittsweise im Längsschnitt eine elektrische Maschine 10 dargestellt. Die elektrische Maschine 10 ist hierbei als Generator ausgeführt und weist ein Gehäuse 13 auf, das einen Ständer 16 aufnimmt. Der Ständer 16 besteht im Wesentlichen aus einem Ständerkern 19 und einer Ständerwicklung 22. Der Ständer 16 umgibt einen Läufer 25, der im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. Der Läufer 25 besteht aus einem elektrisch wirksamen Teil 28, der von einer Läuferwelle 31 getragen wird. Die Läuferwelle 31 und damit der Läufer 25 ist durch eine Riemenscheibe 34 antreibbar. An electrical machine 10 is shown in detail in longitudinal section in FIG. 1. The electrical machine 10 is in this case designed as a generator and has a housing 13 which receives a stand 16 . The stator 16 essentially consists of a stator core 19 and a stator winding 22 . The stand 16 surrounds a rotor 25 which has a substantially cylindrical shape. The rotor 25 consists of an electrically active part 28 which is supported by a rotor shaft 31 . The rotor shaft 31 and thus the rotor 25 can be driven by a pulley 34 .

Das Gehäuse 13 besteht üblicherweise aus zwei Gehäusehälften, von denen in Fig. 1 nur eine zu sehen ist, und zwar die antriebsseitige Gehäusehälfte 37, die üblicherweise als Antriebslagerschild 38 bezeichnet wird. Die Gehäusehälfte 37 besteht u. a. aus einer nach radial innen gerichteten Lageraufnahme 41, die im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und eine zylindrische Bohrung 44 aufweist. Innerhalb dieser Bohrung 44 ist ein Lagermittel 47 aufgenommen, das mit einer zentralen inneren Bohrung 50 die Läuferwelle 31 aufnimmt. Das Lagermittel 47 ist hier als Wälzlager ausgebildet und zwar als Kugellager. Die axiale Lage des Lagermittels 47 wird einerseits durch einen Bund 53 bestimmt, der integraler Bestandteil der Gehäusehälfte 37 ist, und andererseits durch zumindest ein Bolzenelement 56. Das Bolzenelement 56 weist einen Bolzenschaft 59 und einen Bolzenkopf 62 auf, wobei der Bolzenkopf 62 derart über den Rand der Bohrung 44 steht, dass der Bolzenkopf ein axiales Auswandern des Lagermittels 47 verhindert. Der Bolzenkopf 62 liegt unmittelbar am Lagermittel 47 an, in diesem Fall unmittelbar auf einem Lagerring 65, der mit der axialen Haltekraft gehalten wird. Das in Fig. 1 dargestellte Bolzenelement 56 ist eine Schraube 68, die in diesem Fall vom Inneren der Gehäusehälfte 37 aus in eine Gewindebohrung 69 eingeschraubt ist. Das Bolzenelement 56 hat einen Bolzenkopf 62 mit einem verbreiterten Auflagebereich 71. The housing 13 usually consists of two housing halves, of which only one can be seen in FIG. 1, namely the drive-side housing half 37 , which is usually referred to as a drive end shield 38 . The housing half 37 consists, inter alia, of a radially inwardly directed bearing receptacle 41 which is essentially ring-shaped and has a cylindrical bore 44 . A bearing means 47 is received within this bore 44 , which receives the rotor shaft 31 with a central inner bore 50 . The bearing means 47 is designed here as a roller bearing, specifically as a ball bearing. The axial position of the bearing means 47 is determined on the one hand by a collar 53 , which is an integral part of the housing half 37 , and on the other hand by at least one bolt element 56 . The bolt element 56 has a bolt shaft 59 and a bolt head 62 , the bolt head 62 projecting beyond the edge of the bore 44 in such a way that the bolt head prevents the bearing means 47 from axially migrating out. The bolt head 62 lies directly on the bearing means 47 , in this case directly on a bearing ring 65 , which is held with the axial holding force. The bolt element 56 shown in FIG. 1 is a screw 68 , which in this case is screwed into a threaded bore 69 from inside the housing half 37 . The bolt element 56 has a bolt head 62 with a widened contact area 71 .

Fig. 2 zeigt eine Ansicht auf die Gewindebohrung 69 von der Innenseite der Gehäusehälfte 37, und zwar vor der Montage des Bolzenelements 56. Die Gewindebohrung 69 weist eine Senkung 74 auf, die eine Breite B aufweist. Die Breite B der Senkung 74 entspricht in der Fig. 2 dem Durchmesser des Halbkreises der Senkung 74. Um bei einer möglicherweise zylindrisch ausgeführten Senkung 74 keine schmalen Materialbereiche zur Lageraufnahme 41 hin stehen zu lassen, ist hier die Senkung 74 in radialer Richtung zur Lagerachse 77 geöffnet, siehe auch Fig. 3. Eine solche radiale Öffnung der Senkung 74 bietet sich vor allem dann an, wenn der Abstand der Achse der Gewindebohrung 69 von der Bohrung 44 in etwa der halben Breite B entspricht. Fig. 2 shows a view of the threaded hole 69 of the inside of the housing half 37, prior to the assembly of the bolt element 56. The threaded bore 69 has a countersink 74 , which has a width B. The width B of the depression 74 corresponds to the diameter of the semicircle of the depression 74 in FIG. 2. In order not to leave narrow material areas facing the bearing receptacle 41 in the case of a possibly cylindrical depression 74 , the depression 74 is opened here in the radial direction to the bearing axis 77 , see also FIG. 3. Such a radial opening of the depression 74 is particularly advantageous when the distance of the axis of the threaded bore 69 from the bore 44 corresponds to approximately half the width B.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Schraube 68 dargestellt. Die Schraube 68 weist neben dem Bolzenkopf 62 und dem Bolzenschaft 59 einen Übergangsbereich 80 auf, der den Bolzenkopf 62 mit dem Bolzenschaft 59 verbindet. Der Übergangsbereich 80 ist gegenüber dem Bolzenkopf 62 im Durchmesser reduziert, aber noch größer als der Durchmesser des Bolzenschafts 59. In diesem konkreten Fall weist er als weiteres Merkmal zumindest abschnittsweise eine konische Form auf. Darüber hinaus ist ein Längenabschnitt des Bolzenschafts 59 zwischen dem Bolzenkopf 62 und einem Bolzengewinde 82 als glatter Bolzenabschnitt 83 ausgeführt. In Fig. 4 shows another embodiment of the screw 68 is shown. In addition to the bolt head 62 and the bolt shank 59 , the screw 68 has a transition region 80 which connects the bolt head 62 to the bolt shank 59 . The transition area 80 is reduced in diameter compared to the bolt head 62 , but is still larger than the diameter of the bolt shank 59 . In this specific case, it has a conical shape as a further feature, at least in sections. In addition, a length section of the bolt shank 59 between the bolt head 62 and a bolt thread 82 is designed as a smooth bolt portion 83 .

In Fig. 5 ist eine Variante der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Schraube 68 dargestellt. Dem Bolzenkopf 62 folgt der im Durchmesser reduzierte Übergangsbereich 80 einer ebenso zumindest abschnittsweise konischen Form. Dem Übergangsbereich folgt das Bolzengewinde 82. FIG. 5 shows a variant of the embodiment of the screw 68 shown in FIG. 4. The bolt head 62 is followed by the reduced-diameter transition region 80 of an equally conical shape, at least in sections. The bolt thread 82 follows the transition region.

Die Lagerbefestigung kann alternativ, wie in Fig. 6 dargestellt, auch mit einem Bolzenelement 56 verwirklicht sein, das lediglich kraftschlüssig in einer Bohrung 86 sitzt. Auch in diesem Fall weist das Bolzenelement 56 einen Bolzenschaft 59 auf, durch den das Bolzenelement 56 in der Bohrung 86 gehalten ist. Der Bolzenkopf 62 weist auch hier einen verbreiterten Auflagebereich 71 auf. As an alternative, as shown in FIG. 6, the bearing attachment can also be realized with a bolt element 56 which only sits non-positively in a bore 86 . In this case too, the pin element 56 has a pin shaft 59 , by means of which the pin element 56 is held in the bore 86 . The bolt head 62 here also has a widened contact area 71 .

Claims

1. Electrical machine, in particular generator for motor vehicles, with a rotatable rotor ( 25 ) and at least one bearing receptacle ( 41 ), in which at least one bearing means ( 47 ) for supporting the rotor ( 25 ) is received, the bearing means ( 47 ) being by means of at least one bolt element ( 56 ) having a bolt shank ( 59 ) and a bolt head ( 62 ) is held in the bearing receptacle ( 41 ), in which the bolt element ( 56 ) brings about an axial holding force on a bearing ring ( 65 ) of the bearing means ( 47 ), characterized in that the at least one bolt element ( 56 ) rests with its bolt head ( 62 ) directly on the bearing ring ( 65 ).

2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the bolt element ( 56 ) is a screw ( 68 ) seated in a threaded bore.

3. Electrical machine according to claim 2, characterized in that the screw between the bolt head ( 62 ) and a bolt thread ( 82 ) has a smooth bolt section ( 83 ).

4. Electrical machine according to claim 2 or 3, characterized in that the screw ( 68 ) from the bolt head ( 62 ) to the bolt shank ( 59 ) merges with a transition region ( 80 ).

5. Electrical machine according to claim 4, characterized in that the transition region ( 80 ) is conical.

6. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the bolt element ( 56 ) sits non-positively in a bore ( 86 ).

7. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the bore ( 69 , 86 ) has a countersink ( 74 ).

8. Electrical machine according to claim 7, characterized in that the countersink ( 74 ) is open in the radial direction to a bearing axis ( 77 ).

9. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the bolt element ( 56 ) has a bolt head ( 62 ) with a widened support area ( 71 ).