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Die Erfindung betrifft ein Axialrohrgebilde für einen Motor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Axialrohrgebilde zur zuverlässigen Positionierung eines Lagers eines Motors. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen Motor, der ein solches Axialrohrgebilde aufweist.
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Die 1 und 2 zeigen einen aus einem internen Stand der Technik bekannten Motor mit einem Gehäuse 10, einem Lager 20, einem Stator 30, einer Schaltungsplatine 31 und einem Rotor 40. Das Gehäuse 10 weist ein Axialrohr 11 auf, das an einem zentralen Abschnitt des Gehäuses 10 materialeinstückig ausgebildet ist. Das Axialrohr 11 besitzt an seinem Innenumfang einen abgestuften Abschnitt 11a und an seinem oberseitigen Ende eine Vielzahl Längsschlitze 11b. Die Schlitze 11b erlauben eine Expansion des Axialrohres 11 radial nach außen. Nach der Montage des Lagers 20 im Axialrohr 11 wird eine Festhaltekappe 11c am abgestuften Abschnitt 11a angebracht, um die Zusammenbauzuverlässigkeit zu verbessern. Eine Welle 41 des Rotors 40 wird dann durch die Festhaltekappe 11c und das Lager 20 eingesetzt. Am Außenumfang des Axialrohres 11 ist außerdem mindestens eine Rippe 11d ausgebildet, die zum Eingreifen in mindestens eine Rille 30a in einem Längsloch des Stators 30 vorgesehen ist, um für den Stator 30 eine zuverlässig Positionierung zu schaffen. Der Stator 30 weist außerdem eine Vielzahl Stützen 30b auf, die in die Schaltungsplatine 31 eingreifen. Nach dem Zusammenbau zwängt die Festhaltekappe 11c das oberseitige Ende des Axialrohres 11 radial nach außen, wodurch verhindert wird, dass sich der Stator 30 vom Axialrohr 11 löst.
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Der oben beschriebene Motor besitzt einen einfachen Aufbau, er ist einfach zusammenbaubar ist und besitzt niedrige Herstellungskosten. Die Zusammenbauzuverlässigkeit des Motors ist jedoch gering, da die Festhaltekappe 11c das einzige Element zum Sicherstellen der Positionswechselbeziehung zwischen dem Lager, dem Stator 30 und der Schaltungsplatine 31 ist. In einem Falle, wenn zwischen dem Axialrohr 11 und dem Lager 20 eine relativ große Toleranz besteht, kann sich das Lager 20 gemeinsam mit der Welle 41 des Rotors 40 drehen. Außerdem kann eine koaxiale Anordnung des Axialrohres 11, des Lagers 20 und der Welle 41 des Rotors 40 nicht erreicht werden, da das Lager 20 direkt in das Axialrohr 11 ohne irgendeine Positionierhilfe eingreift. Dies hat zur Folge, dass die Drehstabilität ungünstig beeinflusst wird, was in einer unausgeglichenen Rotation und Geräuscherzeugung resultiert. Da außerdem keine Einrichtung vorhanden ist, mit der verhindert wird, dass sich die Festhaltekappe 11c vom Axialrohr 11 löst, kann die Welle 41 vibrieren, so dass ein Festhaltering 20a, der am distalen Ende der Welle 41 angebracht ist, auf das Lager 20 und die Festhaltekappe 11c eine axiale Kraft ausübt, die ein Loslösen des Lagers 20 und der Festhaltekappe 11c vom Axialrohr 11 verursacht. Außerdem existiert zwischen dem Axialrohr 11 und dem Rotor 40 ein relativ großer Spalt, so dass in der Luftströmung enthaltener Staub in das Lager eindringen kann und das im Lager 20 enthaltene Schmieröl verunreinigt. Damit wird die Geschwindigkeit des Rotors 40 reduziert und die Lebensdauer des Motors verkürzt.
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US 4 783 608 A das den nächstliegender Stand der Technik darstellt, ist ein Axialrohrgebilde für einen Motor bekannt mit einem Axialrohr, das an einem Gehäuse vorgesehen ist, und einer Hülse. Hierbei ist das Axialrohr zur Anbringung eines Stators vorgesehen und das Axialrohr weist an einem Innenumfang mindestens ein erstes Kupplungselement auf. Die Hülse, die im Axialrohr angeordnet ist, mit einem Lager, das zur Anordnung in der Hülse vorgesehen ist, weist mindestens ein zweites Kupplungselement auf, das mit dem mindestens einem ersten Kupplungselement des Axialrohres in Eingriff ist. Hierbei trennt die Hülse das Lager vom Axialrohr, so dass kein Teil des Lagers mit dem Axialrohr in Kontakt ist. Die Hülse ist hierbei mit dem Axialrohr eng verbunden, so dass das Axialrohr und das Lager aufeinander Kräfte ausüben, wodurch das Lager an Ort und Stelle festgehalten wird.
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US 5 610 463 A beschreibt einen bürstenlosen Motor, wobei ein ölimprägniertes Hüllenlager in einen Lagerhalter in zylindrischer Form mit geschlossenem Boden eingesetzt ist, derart, dass eine rotierende Welle frei rotieren kann. Hierbei wird ermöglicht, das Schmiermittel am Austreten zu hindern ohne die Anzahl der Komponentenelemente oder die Anzahl der Montageschritte zu erhöhen.
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US 4 737 673 A beschreibt eine Lageranordnung für einen kompakten Miniaturmotor oder einen Ventilator, wobei eine gesinterte Gleitlagereinnheit für die Welle des Antriebsmotors zwischen einer Schulter eines Lagertragrohrs und einer Schulter eines mit dem Lagertragrohr zusammenwirkenden Verschlusselements verspannt ist.
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US 5 998 900 A beschreibt einen Festhaltering, der zum Gebrauch mit einer Welle vorgesehen ist. Der Festhaltering ist in Form einer dünnen Platte und umfasst eine Vielzahl von pedal-artigen Abschnitten, wobei zwei benachbarte pedal-artige Abschnitte durch einen verformbaren Verbindungsabschnitt verbunden sind. Diese Mehrzahl von pedal-artigen Abschnitten definiert einen Kanal im Zentrum des Festhalterings zur Durchführung der Welle. Wenn die Welle in den Kanal eintritt, wird daraufhin der Verbindungsabschnitt verformt.
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GB 2 332 989 A beschreibt einen Spindelmotor mit einer Nabe und einer Welle, die innerhalb der inneren Umgangsfläche eines Statorkerns konzentrisch angeordnet ist. Die Welle ist über ein Lagermetall durch eine Lagerhalteeinrichtung gelagert. Das untere Ende der Welle besitzt eine gekrümmte Form und ist durch ein Drehlager eines an der Lagerhalteeinrichtung befestigten becherförmigen Schublagers gelagert.
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US 2004/0 239 198 A1 beschreibt ein Axialrohrgebilde für einen Motor, das ein Axialrohr, ein Kupplungselement und eine Hülse, in der ein Lager angebracht ist, aufweist. Das Kupplungselement weist eine Basis und eine Vielzahl von federnden Beinen auf, die von der Basis abstehen. Jedes Bein hat einen Haken an einem seiner fernen Enden. Die Basis des Kupplungselements kuppelt mit und verschließt das Bodenende eines Axiallochs des Axialrohres. Die Hülse ist im Kupplungselement befestigt und besitzt einen Basisabschnitt. Der Haken eines jeden federnden Beines ist nach außen gepresst um die Statoranordnung an Stelle zu halten, wenn das Kupplungselement und die Hülse im Axialrohr aufgenommen sind. Die federnden Beine des Kupplungselements halten die Hülse, um so eine feste Bindung zwischen der Hülse und dem Lager zu ermöglichen.
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US 5 650 678 A beschreibt einen Lagerhalter, der es ermöglicht, ein Paar von Lagern zu halten, wobei die Achsen der Lager formschlüssig ausgerichtet sind und Spannungen zwischen den Lagern minimiert werden. Der Lagerhalter umfasst einen hohlen zylindrischen Haltekörper, welcher an einer seiner Innenflächen mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist, die mit der Außenperipherie jedes der Lager in Kontakt stehen. Die Vorsprünge sind jeweils derart geformt, dass sie sich kontinuierlich in Richtung das Halterkörpers erstrecken. Der Halterkörper ist an beiden seiner Enden mit einer Vielzahl von Schlitzen ausgebildet, die sich entlang beider Seiten jedes der Vorsprünge erstrecken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axialrohrgebilde für einen Motor zu schaffen, das einfach zusammen zu bauen ist und eine zuverlässige Positionierung eines Lagers des Motors ermöglicht, sowie einen Motor zu schaffen, der ein solches Axialrohrgebilde aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Axialrohrgebilde gemäß Anspruch 1 und einen Motor gemäß Anspruch 9.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine räumliche Explosionsdarstellung eines bekannten Motors,
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2 eine Schnittdarstellung des bekannten Motors gemäß 1,
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3 eine räumliche Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4 eine räumliche Darstellung der ersten Ausführungsform des Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung,
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5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 in 4,
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6 eine Schnittdarstellung eines Motors mit der ersten Ausführungsform des Axialrohrgebildes gemäß der vorliegenden Erfindung,
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7 eine räumliche Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung,
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8 eine räumliche Explosionsdarstellung einer dritten Ausführungsform des Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung,
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9 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform des Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung,
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10 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 12-12 in 9,
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11 eine Schnittansicht eines Motors mit der dritten Ausführungsform des Axialrohrgebildes gemäß der vorliegenden Erfindung,
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12 eine räumliche Explosionsdarstellung einer vierten Ausführungsform des Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung,
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13 eine perspektivische Ansicht der vierten Ausführungsform des Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung,
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14 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 16-16 in 13, und
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15 eine Schnittansicht eines Motors mit der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Axialrohrgebildes.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert beschrieben, wobei in den bevorzugten Ausführungsformen für die gleichen Einzelheiten dieselben Bezugsziffern verwendet werden wie beim Stand der Technik gemäß den 1 und 2, um diesbezüglich Wiederholungen zu vermeiden.
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Die 3 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform des Axialrohrgebildes für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein Axialrohr 11 und eine Hülse 12 aufweist. Das Axialrohr 11 kann an einem Gehäuse 10 angebracht und mit einem Lager 20, einem Stator 30, einer Schaltungsplatine 31 und einem Rotor 40 verbunden sein, um einen Motor, wie einen bürstenlosen Miniaturgleichstrommotor, zu bilden, wie in 6 gezeigt wird.
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Das Axialrohr 11 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und weist am unteren Ende seines Außenumfangs eine Vielzahl Eingriffblöcke 111 auf. Eine Vielzahl Vorsprünge 116 sind am unteren Ende des Innenumfangs des Axialrohres 11 ausgebildet. Die Vorsprünge 116 sind voneinander vorzugsweise äquidistant beabstandet und symmetrisch angeordnet. Außerdem sind eine Vielzahl Längsschlitze 117 am oberseitigen Ende des Axialrohres 11 ausgebildet, durch die am oberseitigen Ende des Axialrohres 11 eine Vielzahl federnde Laschen 112 ausgebildet sind. Jede federnde Lasche 112 besitzt an ihrer Außenseite einen Haken 113. Die jeweilige federnde Lasche 112 besitzt die erforderliche Elastizität, um sich entsprechend der Anordnung der Längsschlitze 117 radial nach innen oder nach außen zu bewegen.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, sind die Eingriffblöcke 111 jeweils fest mit einer Vielzahl von Eingriffrillen 102 in Eingriff, die am unteren Ende eines Hohlrohres 101 ausgebildet sind, wenn das Axialrohr 11 im Hohlrohr 101 des Gehäuses 10 angebracht wird, wodurch eine Drehung des Axialrohres 11 relativ zum Gehäuse 10 verhindert wird. Der entsprechende Block 111 und die zugehörige Eingriffrille 102 können entsprechende geometrische Gestalten besitzen. Hierbei kann es sich um längliche oder L-förmige Formen handeln.
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Das Axialrohr 11 besitzt außerdem am unteren Ende seines Innenumfangs mindestens ein Eingriffelement (z. B. eine Positionierrille 115). Das Axialrohr 11 weist außerdem am oberen Ende seines Innenumfangs mindestens eine Führungsrille 118 auf. Die Führungsrille 118 fluchtet mit der Positionierrille 115. Das Axialrohr 11 weist außerdem an seinem Innenumfang mindestens einen Längspositionierkanal 114 auf. Der Längspositionierkanal 114 ist vorzugsweise zwischen zwei zueinander benachbarten Schlitzen 117 ausgebildet.
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Die Hülse 12 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und weist ein Bodenende auf, das einen Innenflansch 120 besitzt. Die Hülse 12 weist an ihrem Außenumfang mindestens eine Längsrippe 121 auf. Die Hülse 12 weist außerdem mindestens ein Eingriff- bzw. Kupplungselement (z. B. einen Keil 122) auf, der an ihrem Außenumfang ausgebildet ist. Der jeweilige Keil 122 weist einen abgeschrägten Abschnitt 122a auf. Wenn die Hülse 12 in das Axialrohr 11 eingesteckt wird, wird der abgeschrägte Abschnitt 122a des entsprechenden Keiles 122 der Hülse 12 durch die entsprechende Rille 118 des Axialrohres 11 gleitbeweglich geführt, bis der entsprechende Keil 122 in die zugehörige Positionierrille 115 eingreift, wodurch eine Drehung der Hülse 12 relativ zum Axialrohr 11 verhindert wird. Die Längsrippe 121 der Hülse 13 greift außerdem in den Längspositionierkanal 114 des Axialrohres 11 ein, wodurch eine Drehung der Hülse 12 relativ zum Axialrohr 11 weiter verbessert verhindert wird.
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Wie aus den 3 bis 6 außerdem ersichtlich ist, kann das Axialrohrgebilde außerdem einen Positionierring 13 aufweisen, der in eine ringförmige Rille 411 am distalen Ende einer Welle 41 des Rotors 40 eingreift, wodurch eine Freigabe der Welle 41 vom Lager 20 in Richtung nach oben verhindert wird. Das Axialrohrgebilde kann außerdem ein Abstützelement 14 aufweisen, das ein Abteil 141 und einen abgestuften Abschnitt 142 besitzt. Eine abriebfeste Platte 15 und ein Schmieröl sind im Abteil 141 aufgenommen; und der abgestufte Abschnitt 142 bildet eine Halterung für den Positionierring 13.
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Beim Zusammenbau des Axialrohrgebildes wird wie folgt vorgegangen: Der Statur 30 und die Schaltungsplatine 31, die miteinander verbunden sind, werden im Hohlrohr 101 des Gehäuses 10 angebracht und das Axialrohr 11 wird dann vom Bodenende des Hohlrohres 101 her in diesem angebracht. Wie aus 6 ersichtlich ist, ist der entsprechende Eingriffblock 111 des Axialrohres 11 mit der entsprechenden Eingriffrille 102 des Gehäuses 10 fest in Eingriff, wodurch eine relative Drehbewegung zwischen dem Axialrohr 11 und dem Gehäuse 10 verhindert wird. Außerdem wird der Haken 113 der entsprechenden federnden Lasche 112 radial nach innen gedrückt und erstreckt sich durch das Hohlrohr 101 und den Statur 30. Nach dem Passieren des Stators 30 kehrt der Haken 113 der entsprechenden federnden Lasche 112 infolge seiner Elastizität in seine Ausgangsposition zurück, wobei der Haken 113 der entsprechenden federnden Lasche 112 mit einer Endkante eines (nicht mit einer Bezugsziffer bezeichneten) Längsloches des Stators 30 in Eingriff kommt. Der Statur 30 und die Schaltungsplatine 31 sind damit an Ort und Stelle festgelegt.
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Anschließend werden der Positionierring 13, das Abstützelement 14 und die abriebfeste Platte 15 im Axialrohr 11 angebracht. Dann wird das Lager 20 in der Hülse 12 angebracht, die dann selbst in das Axialrohr 11 eingesetzt und in ihm eng verrastet wird. Der Positionierring 13, das Abstützelement 14 und die abriebfeste Platte 15 sind zwischen dem Flansch 120 der Hülse 12 und den Vorsprüngen 116 des Axialrohres 11 zuverlässig eingefügt. Anschließend wird die Welle 41 des Rotors 40 durch das Lager 20 und den Positionierring 13 durchgesteckt, bis das distale Ende der Welle 41 auf der abriebfesten Platte 15 aufliegt, die durch ein Bodenende des Abstützelementes 14 gehalten wird. Es wird festgestellt, dass der Positionierring 13 in die ringförmige Rille 411 am distalen Ende der Welle 41 derartig eingreift, dass die Rotation der Welle 41 nicht beeinträchtigt wird, und die an sich bekannt ist und deshalb nicht detailliert beschrieben wird. Außerdem greift die Längsrippe 121 der Hülse 12 in den Längspositionierkanal 114 des Axialrohres 11 ein und greift der entsprechende Keil 122 der Hülse 12 in die zugehörige Positionierrille 115 des Axialrohres 11 ein, wodurch eine Drehung der Hülse 12 relativ zum Axialrohr 11 verhindert wird.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, ist die Hülse 12 mit dem Lager 20 eng in Eingriff, so dass das Lager 20 an Ort und Stelle festgehalten wird, da die Hülse 12 und das Axialrohr 11 aufeinander Kräfte ausüben. Die entsprechende federnde Lasche 112 des Axialrohres 11 expandiert radial nach außen und ist folglich mit dem Stator 30 fest verrastet. Der Stator 30 ist somit zuverlässig positioniert. Außerdem sind die Hülse 12 und das Axialrohr 11 miteinander zuverlässig verrastet, so dass ein Loslösen der Hülse 12, des Positionierringes 13, des Abstützelementes 14 und der abriebfesten Platte 15 vom Axialrohr 11 in Richtung nach oben verhindert wird. Folglich sind die Zusammenbauzuverlässigkeit und die Stabilität des Lagers und des Stators 30 verbessert. Daraus resultiert, dass die Drehstabilität des Rotors verbessert und die Geräuscherzeugung, die aus einer unausgeglichenen Drehung des Rotors 40 resultieren würde, verhindert wird.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, kann sich ein oberes Ende der Hülse 13 außerdem nach oben zu einer Stelle erstrecken, die zu einer Nabe 42 des Rotors 40 benachbart ist, an der das andere Ende der Welle 41 angebracht ist. Das reduziert den Spalt zwischen der Hülse 12 und dem Rotor 40 und verhindert das Eindringen von Staub in das Lager 20. Damit wird die Lebensdauer des Lagers 20 verlängert. Das Lager 20 kann ein Öllager, ein selbstschmierendes Lager, ein Kupferlager oder ein Sinterlager sein. Das Abteil 141 kann Schmieröl enthalten, um die Lebensdauer des Lagers 20 zu verlängern.
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7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass die Längsrippe 121 der Hülse 12 und der Längspositionierkanal 114 des Axialrohres 11 weggelassen sind. Außerdem ist an der Hülse 12 nur ein Keil 122 und im Axialrohr 11 nur eine Positionierrille 115 vorhanden. Da der Keil 122 der Hülse 12 mit der Positionierrille 115 des Axialrohres 11 in Eingriff ist, wird ein Loslösen der Hülse 12, des Positionierringes 13, des Abstützelementes 14 und der abriebfesten Platte 15 vom Axialrohr 11 in Richtung nach oben verhindert.
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Die 8 bis 11 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass das Axialrohr 11 an das Gehäuse 10 direkt materialeinstückig angeformt ist, um die Anzahl der Elemente zu reduzieren, ohne die feste Verbindung zwischen dem Axialrohr 11 und der Hülse 15 nachteilig zu beeinflussen. Außerdem weist die Hülse 12 an ihrem Außenumfang eine Anzahl Positionierblöcke 123 auf, wobei der jeweilige Positionierblock 123 mit dem zugehörigen Längsschlitz 117 des Axialrohres 11 in Eingriff ist, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Axialrohr 11 der Hülse 12 und dem Lager 120 verbessert ist.
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Die 12 bis 15 verdeutlichen eine vierte Ausführungsform der Erfindung, die sich von der vierten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass der Haken 113 an der jeweiligen federnden Lasche 112 des Axialrohres 11 weggelassen ist, und dass die Hülse 12 eine Vielzahl von Haken 124 aufweist, die am oberen Ende des Außenumfangs der Hülse ausgebildet sind. Außerdem besitzen einige der federnden Laschen 112 (im Vergleich zu den verbleibenden federnden Laschen 112) eine kleinere Länge, um eine Vielzahl von Aufnahmeräumen 119 zu schaffen, die zur Aufnahme der Haken 124 der Hülse 12 dienen. Der Stator 30 ist nach dem Zusammenbau durch die Haken 124 der Hülse 12 an Ort und Stelle festgehalten. Da der entsprechende Keil 122 der Hülse 12 in die zugehörige Positionierrille 115 des Axialrohres 11 eingreift, wird auch bei dieser Ausführungsform ein Loslösen der Hülse 12, des Positionierringes 13, des Abstützelementes 14 und der abriebfesten Platte 15 vom Axialrohr 11 in Richtung nach oben verhindert.
