DE102007060250A1

DE102007060250A1 - Anchor for an electric machine and method for producing an anchor

Info

Publication number: DE102007060250A1
Application number: DE200710060250
Authority: DE
Inventors: Andreas Huehsam
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18
Also published as: WO2009077224A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anker für eine elektrische Maschine, umfassend eine Welle (2) und ein Nabenelement (3), wobei zwischen der Welle (2) und dem Nabenelement (3) eine Verstemmverbindung (4) ausgebildet ist, wobei die Verstemmverbindung (4) an wenigstens einem Endbereich des Nabenelements (3) angeordnet ist und die Verstemmverbindung (4) wenigstens einen ersten Verstemmbereich (5) und einen zweiten Verstemmbereich (6) umfasst, welche in Umfangsrichtung der Welle (2) voneinander beabstandet sind, und welche das Nabenelement (3) an der Welle (2) fixieren, wobei die Verstemmbereiche (5, 6) bogenförmig am Nabenelement (3) ausgebildet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers sowie einen Stempel zum Verstemmen.The present invention relates to an armature for an electrical machine, comprising a shaft (2) and a hub element (3), wherein a caulking connection (4) is formed between the shaft (2) and the hub element (3), the caulking connection (4 ) is disposed on at least one end portion of the hub member (3), and the caulking compound (4) comprises at least a first caulking portion (5) and a second caulking portion (6) spaced circumferentially of the shaft (2) and the hub member (3) on the shaft (2) fix, wherein the Verstemmbereiche (5, 6) arcuately formed on the hub member (3). Furthermore, the invention relates to a method for producing an anchor and a stamp for caulking.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anker für eine elektrische Maschine mit einer Welle und einem Nabenelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ankers.The The present invention relates to an armature for an electric Machine with a shaft and a hub element and a method for producing such an anchor.

Anker für elektrische Maschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Derartige Anker werden beispielsweise in Kleinmotoren verwendet, welche im Bereich der Fahrzeugtechnik beispielsweise als Antriebe für Scheibenwischer, Fensterheber, Lüfter oder elektrische Sitzversteller verwendet werden. Als Nabenelement wird dabei üblicherweise ein Blechpaket verwendet, welches auf der Welle fixiert wird. Zur Fixierung wurde schon vorgeschlagen, die Befestigung des Nabenelements auf der Welle mittels Klebstoff vorzunehmen, wobei jedoch eine Dosierung und Handhabung des Klebstoffs sehr aufwendig und kostenintensiv ist. Da der Anker üblicherweise eine sehr dünne Welle im Bereich zwischen 4 und 8 mm aufweist und eine Wellenlänge im Vergleich zum Durchmesser sehr groß ist, ergibt sich eine geringe Knickstabilität derartiger Wellen. Von daher sind insbesondere Fügeverfahren mit Presspassung problematisch, da hierdurch unzulässige Rundlauffehler entstehen können. Dies führt zu unerwünschtem Nacharbeiten bzw. einem hohen Ausschussanteil. Ferner kommt es insbesondere bei einer Stahl-Stahl-Paarung häufig zum Fressen bzw. Verklemmen während des Fügevorgangs.anchor for electrical machines are from the prior art known in different embodiments. Such anchors are used for example in small engines, which in the field of Vehicle technology, for example, as drives for windscreen wipers, Windows, fans or electric seat adjusters used become. As a hub element while a laminated core is usually used, which is fixed on the shaft. For fixation has already been proposed make the attachment of the hub member on the shaft by means of adhesive, However, a dosage and handling of the adhesive very expensive and costly. Since the anchor is usually a very thin shaft in the range between 4 and 8 mm and a wavelength compared to the diameter very much is large, results in a low kinking stability such waves. Therefore, in particular joining methods problematic with press fit, as this impermissible Concentricity errors can arise. this leads to unwanted rework or a high reject rate. Furthermore, it is common, especially in a steel-steel mating for eating or jamming during the joining process.

Weiter ist aus der EP 1 340 306 B1 ein Anker mit einem Nabenbauteil aus einem Blechpaket bekannt, bei dem mehrere Module aus mindestens drei Blechen vorgesehen werden, wobei die jeweils äußersten Bleche durch Verstemmen am gesamten Umfang des Blechs auf der Welle fixiert werden. Nachdem ein Modul auf der Welle fixiert wurde, wird das nächste Modul ebenfalls mittels Verstemmen an der Welle fixiert. Dieses Verfahren ist jedoch sehr kostenintensiv und zeitaufwendig. Ferner ergibt sich aufgrund des Ringverstemmens eine Aufweitung des Außendurchmessers des Blechpakets zumindest an den verstemmten Blechen.Next is from the EP 1 340 306 B1 an anchor with a hub member from a laminated core known, in which a plurality of modules are provided from at least three sheets, wherein the respective outermost sheets are fixed by caulking the entire circumference of the sheet on the shaft. After a module has been fixed on the shaft, the next module is also fixed to the shaft by caulking. However, this method is very expensive and time consuming. Furthermore, due to the ring caulking, a widening of the outer diameter of the laminated core results at least at the caulked metal sheets.

Hierdurch wird ein Luftspalt der elektrischen Maschine verändert, wodurch sich negative Auswirkungen auf den Wirkungsgrad ergeben.hereby If an air gap of the electric machine is changed, which results in negative effects on the efficiency.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Anker für eine elektrische Maschine mit einer Welle und einem Nabenelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass er sehr einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei trotzdem eine sichere Fixierung des Nabenelements auf der Welle erfolgt. Die Welle kann dabei eine glatte Mantelfläche ohne Rillen o. ä. aufweisen, so dass die Welle sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Nabenelement auf der Welle angeordnet wird und anschließend das Verstemmen des Nabenelements an der Welle erfolgt. Das Verstemmen erfolgt dabei derart, dass zwischen dem Nabenelement und der Welle mindestens ein erster und ein zweiter jeweils bogenförmiger Verstemmbereich am inneren Umfang des Nabenelements erzeugt wird, welche das Nabenelement auf der Welle fixieren. Die wenigstens zwei Verstemmbereiche sind dabei in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Mit anderen Worten sind wenigstens zwei bogenförmige Verstemmbereiche zwischen dem Nabenelement und der Welle gebildet, wobei zwischen den Verstemmbereichen freiliegende Bereiche vorgesehen sind, an denen keine Fixierung des Nabenelements an der Welle erfolgt. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, dass höhere Kräfte zwischen der Welle und dem Nabenelement übertragen werden. Ferner ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verstemmen eine geringere Verformung des Nabenelements in radial nach außen gerichteter Richtung, so dass ein Spalt einer elektrischen Maschine zwischen dem Nabenelement und einem Stator der elektrischen Maschine wie berechnet erhalten wird. Dadurch kann insbesondere ein Ausschussanteil signifikant reduziert werden. Ferner sind zum Verstemmen nur kleinere Umformkräfte notwendig, so dass insbesondere auch ein Werkzeugverschleiß reduziert wird. Ferner können geringere Rundlauffehler der Welle aufgrund der definierten Fixierbereiche des Nabenelements an der Welle erhalten werden.Of the anchor according to the invention for an electrical Machine with a shaft and a hub element with the features of claim 1, on the other hand, has the advantage that it is very easy and inexpensive to produce, while still a secure fixation of the hub member on the Wave occurs. The shaft can be a smooth surface without grooves o. Ä. Have, so that the shaft is very inexpensive can be produced. This is inventively characterized achieved that the hub member is placed on the shaft and then caulking the hub member on the shaft he follows. The caulking takes place in such a way that between the Hub element and the shaft at least a first and a second each arcuate Verstemmbereich on the inner circumference the hub member is produced, which the hub member on the Fix the shaft. The at least two caulking areas are included spaced apart in the circumferential direction. In other words at least two arcuate Verstemmbereiche between formed the hub member and the shaft, wherein between the Verstemmbereichen exposed areas are provided, where no fixation the hub member is made on the shaft. By this invention Measure, it is possible that higher Transfer forces between the shaft and the hub member become. Furthermore, results from the caulking according to the invention a lower deformation of the hub member in radially outward directed direction, leaving a gap of an electric machine between the hub member and a stator of the electric machine as calculated is obtained. This can in particular a committee share be significantly reduced. Furthermore, only smaller ones are for caulking Forming forces necessary, so that in particular reduces tool wear becomes. Furthermore, lower concentricity errors of the shaft due to the defined fixing areas of the hub member on the Wave can be obtained.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The Subclaims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise ist das Nabenelement ein Blechpaket, welches eine Vielzahl von Einzelblechen umfasst. An einer zylindrisch glatten Welle wird das Blechpaket sowohl an einem ersten Endbereich als auch zweiten Endbereich mittels des erfindungsgemäßen Verstemmvorgangs fixiert. Die zwischen einem Anfangs- und einem Endblech liegenden Bleche des Blechpakets werden dabei durch den Verstemmvorgang nicht verformt, jedoch wird ihre Position im Blechpaket aufgrund der Reibkräfte zwischen dem Anfangsblech und dem Endblech des Blechpakets sichergestellt.Preferably the hub member is a laminated core comprising a plurality of individual sheets. On a cylindrically smooth shaft, the laminated core is on both first end portion and second end portion by means of the invention Calking process fixed. The between a beginning and a End plate lying sheets of the laminated core are doing by the Calking process not deformed, but their position in the laminated core due to the frictional forces between the starting sheet and the End plate of the laminated core ensured.

Weiter bevorzugt weist das Nabenelement eine kreisförmige Innenöffnung auf und die Verstemmverbindung umfasst genau zwei oder genau drei oder genau vier oder genau fünf oder genau sechs Verstemmbereiche.Further Preferably, the hub member has a circular inner opening on and the caulking compound comprises exactly two or exactly three or exactly four or exactly five or exactly six caulking areas.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorlegenden Erfindung umfasst das Nabenelement eine Innenöffnung mit wenigstens zwei radial nach innen vorstehenden Verstemmabschnitten, wobei das Verstemmen an diesen Verstemmabschnitten ausgeführt wird, so dass die Verstemmverbindung im fixierten Zustand des Nabenelements auf der Welle an den nach innen gerichteten Verstemmabschnitten des Nabenelements ausgebildet ist. Das Verwenden der nach innen gerichteten Verstemmabschnitte hat insbesondere den Vorteil, dass ein Verstemmwerkzeug als durchgehender Ringverstemmstempel ausgebildet sein kann. Dabei ist keine Ausrichtung des Verstemmstempels zum Nabenelement notwendig.According to one alternative embodiment of the present invention comprises Hub element an inner opening with at least two radially inwardly projecting Verstemmabschnitten, wherein the caulking is performed on these Verstemmabschnitten, so that the caulking in the fixed state of the hub member the shaft at the inwardly directed Verstemmabschnitten the Hub element is formed. Using the inward-facing Verstemmabschnitte has the particular advantage that a caulking may be formed as a continuous Ringverstemmstempel. there No alignment of the caulking to the hub member is necessary.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Umfangslänge eines Abstandes zwischen zwei benachbarten Verstemmbereichen gleich oder größer als eine Umfangslänge eines Verstemmbereichs. Dadurch wird sichergestellt, dass die Belastung des Nabenelements während des Verstemmens nicht überproportional an den Verstemmbereichen erfolgt und insbesondere eine unerwünschte radial nach außen auftretende Umformung des Nabenelements vermieden wird.According to one Another preferred embodiment of the present invention a circumferential length of a distance between two adjacent ones Caulking areas equal to or greater than one Circumferential length of a caulking area. This will ensure that the load of the hub member during caulking not disproportionately done on the Verkemmbereichen and in particular an undesirable radially outward occurring Forming the hub element is avoided.

Besonders bevorzugt sind die Verstemmbereiche am Nabenelement gleichmäßig entlang des Innenumfangs angeordnet. Dadurch kann ein symmetrisches Nabenelement erhalten werden und es werden an allen Verstemmbereichen gleiche Kräfte während des Verstemmens erreicht.Especially Preferably, the Verstemmbereiche the hub element are uniform arranged along the inner circumference. This can be a symmetrical Hub element are obtained and it will be at all Verstemmbereichen equal forces achieved during caulking.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Ankers für eine elektrische Maschine, wobei der Anker eine Welle und ein Nabenelement umfasst.Further The present invention relates to a process for the preparation an anchor for an electric machine, the anchor a shaft and a hub member comprises.

Das Verfahren umfasst die Schritte des Anordnens des Nabenelements auf der Welle, insbesondere durch Aufschieben des Nabenelements auf die Welle, und des Verstemmens des Nabenelements an der Welle mit mindestens einem ersten und einem zweiten bogenförmigen Verstemmbereich, wobei der erste und zweite Verstemmbereich in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.The Method includes the steps of arranging the hub member the shaft, in particular by sliding the hub member on the Shaft, and the caulking of the hub member to the shaft with at least a first and a second arcuate caulking, wherein the first and second caulking circumferentially from each other are spaced.

Besonders bevorzugt erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren das Verstemmen mittels eines Verstemmstempels, welcher wenigstens zwei separat vorstehende Verstemmsegmente aufweist. Dadurch kann eine Umformung des Nabenelements an zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Verstemmbereichen ausgeführt werden.Especially preferably takes place in the inventive method the caulking by means of a caulking, which at least having two separately projecting Verstemmsegmente. This can a deformation of the hub member at two in the circumferential direction from each other spaced Verstemmbereichen be executed.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Nabenelement eine Innenöffnung mit radial nach innen vorstehenden Verstemmabschnitten auf und das Verstemmen erfolgt an diesen Verstemmabschnitten. Zwischen den nach innen vorstehenden Verstemmabschnitten sind materialfreie Bereiche, so dass die Verstemmverbindung ebenfalls in Umfangsrichtung an wenigstens zwei voneinander beabstandeten Bereichen erfolgt. Das Verstemmen erfolgt besonders bevorzugt mittels eines ringförmigen Verstemmstempels, da dieser Stempel sehr einfach herstellbar ist.According to one alternative embodiment of the invention Method, the hub member with an inner opening radially inwardly projecting Verstemmabschnitten and caulking takes place at these Verstemmabschnitten. Between the inward protruding Verstemmabschnitten are material-free areas, so that the Verstemmverbindung also in the circumferential direction at least two spaced-apart areas he follows. The caulking is particularly preferably by means of a ring-shaped caulking, as this stamp very simple can be produced.

Weiter bevorzugt erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren das Verstemmen gleichzeitig an einem ersten axialen Endbereich und einem zweiten axialen Endbereich des Nabenelements. Dadurch kann eine sichere Fixierung des Nabenelements an der Welle erreicht werden. Ferner kann, wenn das Nabenelement eine Vielzahl von Blechen umfassendes Blechpaket ist, dieses durch Verstemmen des ersten und letzten Bleches an der Welle fixiert werden.Further preferably takes place in the inventive method the caulking simultaneously at a first axial end portion and a second axial end portion of the hub member. This can a secure fixation of the hub member to the shaft can be achieved. Further, when the hub member comprises a plurality of sheets Sheet metal package is, this by caulking the first and last sheet be fixed to the shaft.

Weiter bevorzugt wird das Verstemmen beim erfindungsgemäßen Verfahren am ersten und zweiten Verstemmbereich gleichzeitig ausgeführt. Dadurch wird insbesondere eine symmetrische Krafteinleitung in das Nabenelement erreicht, was zu einer gleichzeitigen Umformung am Nabenelement führt.Further caulking is preferred in the invention Process performed simultaneously on the first and second caulking areas. As a result, in particular a symmetrical force introduction into the Hub element achieved, resulting in a simultaneous forming on Hub element leads.

Die Erfindung betrifft ferner einen Stempel zum Verstemmen eines Nabenelements an einer Welle, umfassend einen Stempelkörper mit einer mittigen Öffnung sowie mindestens ein erstes und ein zweites vorstehendes Verstemmsegment. Die Verstemmsegmente sind dabei auf einem Kreisbogen um die mittige Öffnung des Stempels herum angeordnet. Wenn somit der erfindungsgemäße Stempel mit dem auf der Welle zu verstemmenden Nabenelement in Kontakt kommt, kommen zuerst die wenigstens zwei vorstehenden Verstemmsegmente mit dem Nabenelement in Kontakt und der Verstemmvorgang beginnt an lediglich zwei bogenförmigen Verstemmbereichen am Nabenelement. Zwischen den beiden Verstemmbereichen sind Bereiche, welche nicht umgeformt werden. Somit ist das Verstemmelement an wenigstens zwei voneinander separierten Bereichen mit der Welle verstemmt.The The invention further relates to a punch for caulking a hub member on a shaft, comprising a punch body with a central opening and at least a first and a second protruding caulking segment. The Verstemmsegmente are on a circular arc around the central opening of the stamp arranged. Thus, when the stamp according to the invention with comes into contact with the hub element to be caulked on the shaft, First come the at least two protruding caulking segments with the hub member in contact and the caulking process begins at only two arcuate Verstemmbereiche on the hub member. Between the two caulking areas are areas that are not be transformed. Thus, the caulking element is at least two caulked areas separated from each other with the shaft.

Besonders bevorzugt ist der erfindungsgemäße Stempel derart ausgebildet, dass ein Verstemmsegment des Stempels eine nach innen gerichtete Segmentfläche, eine nach außen gerichtete Rückfläche und eine Verstemmkante umfasst. Die beiden nach innen bzw. nach außen gerichteten Flächen laufen dabei an der Verstemmkante zusammen und bilden die Verstemmkante. Die Verstemmkante ist dabei bogenförmig gebildet. Besonders bevorzugt ist dabei in einer Schnittebene senkrecht zur Verstemmkante ein Winkel von 90° zwischen den beiden Flächen gebildet. Dadurch erhalten die beiden Flächen eine Neigung von jeweils 45° bezüglich einer Bewegungsrichtung des Stempels während des Verstemmvorgangs.Particularly preferably, the stamp according to the invention is designed such that a caulking segment of the punch comprises an inwardly directed segment surface, an outwardly directed rear surface and a caulking edge. The two inwardly or outwardly directed surfaces converge at the caulking edge and form the caulking edge. The caulking edge is formed arcuate. Particularly preferably, an angle of 90 ° is formed between the two surfaces in a sectional plane perpendicular to the caulking edge. This gives the two surfaces an inclination of 45 ° with respect to a Direction of movement of the punch during caulking.

Besonders bevorzugt weist der Stempel vier separate Verstemmsegmente auf, welche symmetrisch an der mittigen Öffnung des Stempels angeordnet sind.Especially Preferably, the stamp has four separate Verstemmsegmente, which symmetrically at the central opening of the punch are arranged.

Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Stempel als Verstemmsegmente Kegel, welche entlang des Umfangs um die mittige Öffnung des Stempels herum auf einer Kreislinie angeordnet sind. Die Kegel sind dabei in gleichen Abständen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet.According to one preferred alternative embodiment of the invention comprises Punches as Verstemmsegmente cone, which along the perimeter around the central opening of the stamp around on a circular line are arranged. The cones are equally spaced arranged spaced apart in the circumferential direction.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:following preferred embodiments of the invention below Reference to the accompanying drawings described in detail. In the drawing is:

1 eine schematische Seitenansicht eines Ankers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a schematic side view of an armature according to a first embodiment of the invention,

2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1, 2 a schematic sectional view taken along the line II-II of 1 .

3 eine schematische Schnittansicht eines Ankers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3 a schematic sectional view of an armature according to a second embodiment of the invention,

4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Stempels, welcher zum Verstemmen bei dem in 3 gezeigten Anker verwendet wird, 4 a schematic, perspective view of a punch, which for caulking in the in 3 shown anchor is used

5 eine schematische, perspektivische Ansicht eines alternativen Stempels, 5 a schematic, perspective view of an alternative stamp,

6 eine schematische, geschnittene Teilansicht des Stempels von 5 während des Verstemmens, und 6 a schematic, partial sectional view of the stamp of 5 during caulking, and

7 eine schematische Teilansicht eines anderen Stempels während des Verstemmens. 7 a schematic partial view of another stamp during caulking.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Anker für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 and 2 an anchor for an electric machine and a method for its production described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Anker 1 eine Welle 2 und ein Nabenelement 3. Das Nabenelement 3 ist ein Blechpaket und umfasst eine Vielzahl von Blechen, wobei das Bezugszeichen 3a ein Anfangsblech, das Bezugszeichen 3b ein Endblech und das Bezugszeichen 3c mehrere Zwischenbleche bezeichnet, welche zwischen dem Anfangsblech 3a und dem Endblech 3b angeordnet sind. Das Anfangsblech 3a und das Endblech 3b sind mittels einer Verstemmverbindung 4 jeweils an der Welle 2 befestigt. Die Zwischenbleche 3c halten aufgrund von in Axialrichtung wirkenden Reibkräften aufgrund der Verstemmung des Anfangsblechs 3a und des Endblechs 3b. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II von 1. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist am Nabenelement 3 eine Verstemmverbindung 4 ausgebildet. Die Verstemmverbindung 4 umfasst einen ersten Verstemmbereich 5 und einen zweiten Verstemmbereich 6. Die beiden Verstemmbereiche 5, 6 sind um 180° einander gegenüberliegend angeordnet und verlaufen bogenförmig entlang des Umfangs der Welle 2. Dabei ist in Umfangsrichtung zwischen den beiden Verstemmbereichen 5, 6 jeweils ein nichtverstemmter Bereich 7 vorgesehen. Die Länge der nichtverstemmten Bereiche 7 ist dabei in Umfangsrichtung gleich wie eine Länge der Verstemmbereiche 5 und 6 in Umfangsrichtung. Die Länge der Verstemmbereiche 5, 6 in Umfangsrichtung ist dabei ausreichend, um das Nabenelement sicher an der Welle 2 zu fixieren, ohne dass es zu Überbelastungen am Werkstück bzw. am Werkzeug während des Verstemmvorgangs kommt. Während des Verstemmens verdrängt der Stempel dabei das Material des Nabenelements konzentrisch nach innen, wodurch der Stempel selbst eine rückgerichtete Kraft von innen nach außen erfahrt. An den Verstemmbereichen können höhere Kräfte zwischen Welle und Nabenelement 3 übertragen werden, ohne dass eine Beschädigung des Ankers auftritt. Ferner ergibt sich durch die Segmentierung des Werkzeugs und damit der Segmentierung der Verstemmbereiche eine geringere Verformung des Nabenelements 3, so dass auch eine kleinere bzw. keine Aufweitung des Außendurchmessers des Nabenelements auftritt. Dadurch kann ein kleinerer Luftspalt zwischen dem Anker und einem Stator ermöglicht werden, das den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erhöht. Ferner kann die Welle ohne Rillen o. ä. glatt hergestellt werden, so dass sich auch geringere Rundlauffehler der Welle ergeben, da diese keine Nachbearbeitung zur Herstellung von Rillen oder gerändelten Bereich erfährt.How out 1 can be seen, the anchor comprises 1 a wave 2 and a hub member 3 , The hub element 3 is a laminated core and includes a plurality of sheets, wherein the reference numeral 3a an initial sheet, the reference numeral 3b an end plate and the reference numeral 3c denotes a plurality of intermediate plates, which between the starting plate 3a and the end plate 3b are arranged. The starting sheet 3a and the end plate 3b are by means of a caulking 4 each on the shaft 2 attached. The intermediate plates 3c hold due to axially acting frictional forces due to the caulking of the starting sheet 3a and the end sheet 3b , 2 shows a section along the line II-II of 1 , How out 2 is apparent, is on the hub member 3 a caulking connection 4 educated. The caulking connection 4 includes a first caulking area 5 and a second caulking area 6 , The two caulking areas 5 . 6 are arranged opposite each other by 180 ° and extend arcuately along the circumference of the shaft 2 , It is in the circumferential direction between the two Verstemmbereichen 5 . 6 one non-strangled area each 7 intended. The length of the uncaught areas 7 is the same in the circumferential direction as a length of Verstemmbereiche 5 and 6 in the circumferential direction. The length of the caulking areas 5 . 6 in the circumferential direction is sufficient to secure the hub member to the shaft 2 to fix, without causing overloading of the workpiece or the tool during caulking. During caulking, the plunger displaces the material of the hub element concentrically inwards, as a result of which the plunger itself experiences a return-directed force from the inside to the outside. At the Verstemmbereichen higher forces between the shaft and hub element 3 be transmitted without damage to the armature occurs. Furthermore, results from the segmentation of the tool and thus the segmentation of Verstemmbereiche a lower deformation of the hub member 3 , so that a smaller or no expansion of the outer diameter of the hub member occurs. As a result, a smaller air gap between the armature and a stator can be made possible, which increases the efficiency of the electric machine. Furthermore, the shaft without grooves o. Ä. Smooth be made, so that there are also lower concentricity error of the shaft, since this undergoes no post-processing for the production of grooves or knurled area.

Der Verstemmvorgang wird dabei vorzugsweise gleichzeitig mittels zweier Stempel von beiden Seiten des Blechpakets am ersten Endbereich am Anfangsblech 3a und am zweiten Endbereich am Endblech 3b ausgeführt.The caulking process is preferably carried out simultaneously by means of two punches from both sides of the laminated core at the first end region on the starting sheet 3a and at the second end of the end plate 3b executed.

3 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Ankers 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Nabenelement 3 des zweiten Ausführungsbeispiels ist ebenfalls ein Blechpaket, wobei zwischen dem Nabenelement 3 und der Welle 2 drei Verstemmbereiche 8, 9 und 10 angeordnet sind. Die drei Verstemmbereiche 8, 9, 10 weisen in Umfangsrichtung eine gleiche Bogenlänge auf und sind jeweils in einem Winkel von 120° zueinander versetzt angeordnet. Die drei Verstemmbereiche 8, 9, 10 sind dabei am Nabenelement an radial nach innen gerichteten, vorstehenden Abschnitten 11, 12, 13 gebildet. Zwischen den radial nach innen vorstehenden Abschnitten 11, 12, 13 sind Ausnehmungen 14, 15, 16 am Nebenelement 3 gebildet. Eine Länge der Ausnehmungen 14, 15, 16 entspricht dabei jeweils einer Länge der radial nach innen vorstehenden Bereiche 11, 12, 13 in Umfangsrichtung. 3 schematically shows a sectional view of an armature 1 according to a second embodiment of the invention. The hub element 3 of the second embodiment is also a laminated core, wherein between the hub member 3 and the wave 2 three caulking areas 8th . 9 and 10 are arranged. The three caulking areas 8th . 9 . 10 point in the circumferential direction on an equal arc length and are each offset at an angle of 120 ° to each other. The three caulking areas 8th . 9 . 10 are on the hub member at radially inwardly directed, protruding sections 11 . 12 . 13 educated. Between the radially inwardly projecting sections 11 . 12 . 13 are recesses 14 . 15 . 16 on the secondary element 3 educated. A length of the recesses 14 . 15 . 16 corresponds in each case to a length of the radially inwardly projecting areas 11 . 12 . 13 in the circumferential direction.

Der Vorteil des Ankers des zweiten Ausführungsbeispiels ist dabei, dass zum Verstemmen ein Stempel 20 wie in 4 gezeigt verwendbar ist. Der Stempel 20 ist ein ringförmiger Stempel mit einem Verstemmring 21 und einer Durchgangsöffnung 22. Der Verstemmring 21 ist konzentrisch zur Durchgangsöffnung 22 angeordnet. Da das Nabenelement 3 die Ausnehmungen 11, 12, 13 aufweist, wird beim Zustellen des Stempels 20 in Richtung des Nabenelements während des Verstemmvorgangs nur ein Verstemmen an den Verstemmbereichen 8, 9 und 10 ausgeführt. Um vor dem Verstemmen das Nabenelement 3 einfach auf die Welle 2 aufschieben zu können, ist ein ausreichendes Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Nabe und dem Innendurchmesser des Nabenelements 3 gegeben. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.The advantage of the armature of the second embodiment is that for caulking a punch 20 as in 4 shown is usable. The Stamp 20 is an annular punch with a Verstemmring 21 and a through hole 22 , The caulking ring 21 is concentric with the passage opening 22 arranged. As the hub element 3 the recesses 11 . 12 . 13 is shown when delivering the stamp 20 towards the hub member during caulking, only caulking at the caulking portions 8th . 9 and 10 executed. Before the caulking the hub element 3 just on the shaft 2 to postpone, is a sufficient clearance between the outer diameter of the hub and the inner diameter of the hub member 3 given. Otherwise, this embodiment corresponds to the previous embodiment, so that reference can be made to the description given there.

5 und 6 zeigen einen Stempel 20 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist der Stempel 20 als Ringstempel mit einer Durchgangsöffnung 22 ausgebildet. Der Stempel 20 umfasst ferner vier in Axialrichtung des Stempels 20 vorstehende Segmente 23. Zwischen den Segmenten 23 ist jeweils in Umfangsrichtung eine Ausnehmung 24 ausgebildet. Ein Übergang zwischen einem Segment 23 und der Ausnehmung 24 ist dabei bogenförmig ausgebildet. Der bogenförmige Übergang der Segmente 23 in die Ausnehmung 24 ist dabei mit einem relativ großen Radius gewählt, was zu deutlichen Reduzierungen der Belastungen des Stempels während des Verstemmvorgangs führt. 5 and 6 show a stamp 20 according to another preferred embodiment of the invention. How out 5 it can be seen is the stamp 20 as a ring punch with a through hole 22 educated. The Stamp 20 further comprises four in the axial direction of the punch 20 protruding segments 23 , Between the segments 23 is in each case a recess in the circumferential direction 24 educated. A transition between a segment 23 and the recess 24 is formed arcuate. The arcuate transition of the segments 23 into the recess 24 is chosen with a relatively large radius, which leads to significant reductions in the burden of the punch during caulking.

6 zeigt schematisch den Verstemmvorgang, wenn der Stempel 20 in Richtung des Pfeils A in das Nabenelement 3 bewegt wird. Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, weist jedes der Segmente 23 eine abgerundete und leicht sich verjüngende Segmentfläche 23a und eine im Wesentlichen linear ausgebildete Rückfläche 23b auf. Die Segmentfläche 23a und die Rückfläche 23b bilden an der Stelle, an der sie ineinanderlaufen, eine bogenförmige Verstemmkante 25. Durch die Bewegung des Stempels wird Material des Nabenelements 3 in Richtung des Pfeils B radial auf die Welle 2 zu verdrängt, wodurch die Verstemmverbindung zwischen dem Nabenelement 3 und der Welle 2 ausgebildet wird. 6 schematically shows the Verstemmvorgang when the stamp 20 in the direction of arrow A in the hub member 3 is moved. Like from the 5 and 6 it can be seen assigns each of the segments 23 a rounded and slightly tapered segment surface 23a and a substantially linearly formed rear surface 23b on. The segment area 23a and the back surface 23b form at the point where they run into each other, an arcuate Verstemmkante 25 , The movement of the punch becomes material of the hub element 3 in the direction of arrow B radially on the shaft 2 displaced, causing the Verkemmverbindung between the hub member 3 and the wave 2 is trained.

7 zeigt eine Schnittansicht eines Stempels 20 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Stempel 20 ist ähnlich wie der in 5 gezeigte Stempel aufgebaut, und weist ebenfalls vier Segmente 23 auf. Dabei bilden die nach innen gerichteten Segmentflächen 23a und die Rückflächen 23b bei einem Schnitt senkrecht durch die Verstemmkante 25 jeweils einen Winkel α von 90° zwischen sich. Dadurch wird Material des Nabenelements 3 ebenfalls im Wesentlichen in Richtung des Pfeils B radial zur Welle 2 verformt, wobei jedoch durch die in Absolutwerten gleiche Neigung der Segmentflächen 23a und der Rückflächen 23b in einem Winkel von 45° zur Verstemmrichtung A des Stempels 20 sich die Kräfte am Stempel 20 im Wesentlichen aufheben. Hierdurch wird eine besonders geringe Belastung des Stempels erreicht. 7 shows a sectional view of a stamp 20 according to a further embodiment of the invention. The Stamp 20 is similar to the one in 5 constructed stamp shown, and also has four segments 23 on. In this case, the inwardly directed segment surfaces form 23a and the back surfaces 23b in a section perpendicular through the caulking edge 25 each an angle α of 90 ° between them. This will material the hub element 3 also substantially in the direction of arrow B radially to the shaft 2 deformed, but by the same slope in absolute values of the segment surfaces 23a and the back surfaces 23b at an angle of 45 ° to the caulking A of the punch 20 the forces on the stamp 20 essentially cancel. As a result, a particularly low load on the stamp is achieved.

Zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass durch die erfindungsgemäße Idee des segmentweisen Verstemmens des Nabenelements 3 an der Welle 2 eine sichere Verbindung zwischen Welle und Nabenelement mittels Verstemmen erreicht wird, ohne dass sich insbesondere die radialen Abmessungen des Nabenelements aufgrund des Verstemmvorgangs ändern. Dadurch kann insbesondere ein genaues Spaltmaß zwischen dem Anker und einem Stator der elektrischen Maschine eingehalten werden. Ferner kann die Welle 2 einfach und kostengünstig als glatte Welle hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Anker wird insbesondere im Bereich von Fahrzeugen, beispielsweise als elektrischer Antrieb für Scheibenwischer, elektrische Fensterheber, elektrische Sitzversteller oder als Lüfterantrieb verwendet. Dadurch kann die vorliegende Erfindung bei hohen Stückzahlen angewandt werden, was sich positiv auf die Kosten einer derartigen elektrischen Maschine auswirkt.For all described embodiments, it should be noted that the inventive idea of the segment-wise caulking of the hub member 3 on the shaft 2 a secure connection between the shaft and hub member is achieved by caulking, without changing in particular the radial dimensions of the hub member due to the Verstemmvorgangs. As a result, in particular an exact gap between the armature and a stator of the electric machine can be maintained. Furthermore, the wave 2 easy and inexpensive to produce as a smooth shaft. The anchor according to the invention is used in particular in the field of vehicles, for example as an electric drive for windscreen wipers, electric windows, electric seat adjusters or as a fan drive. Thus, the present invention can be applied to high volumes, which has a positive effect on the cost of such an electric machine.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1340306 B [0003]

Claims

Anchor for an electric machine, comprising a shaft ( 2 ) and a hub element ( 3 ), whereby between the wave ( 2 ) and the hub element ( 3 ) a caulking connection ( 4 ), wherein the caulking connection ( 4 ) on at least one end region of the hub element ( 3 ) is arranged and the caulking ( 4 ) at least one first caulking area ( 5 ) and a second caulking area ( 6 ), which in the circumferential direction of the shaft ( 2 ) are spaced apart, and which the hub member ( 3 ) on the shaft ( 2 ), the caulking areas ( 5 . 6 ) arcuately on the hub element ( 3 ) are formed.

Anchor according to claim 1, characterized in that the hub element ( 3 ) a laminated core with a plurality of sheets ( 3a . 3b . 3c ).

Anchor according to claim 1 or 2, characterized in that the hub element ( 3 ) has a circular central opening and the caulking connection comprises exactly two or exactly three or exactly four or exactly five or exactly six caulking regions.

Anchor according to claim 1 or 2, characterized in that the hub element ( 3 ) has a central opening with a plurality of radially inwardly projecting Verstemmabschnitten ( 11 . 12 . 13 ) and the caulking between the hub member ( 3 ) and the wave ( 2 ) at the inwardly directed Verstemmabschnitten ( 11 . 12 . 13 ) is trained.

Anchor according to one of the preceding claims, characterized in that a circumferential length of a distance ( 7 ) between two adjacent caulking areas ( 5 . 6 ) is equal to or greater than a circumferential length of a caulking portion ( 5 . 6 ).

Anchor according to one of the preceding claims, characterized in that the caulking areas ( 5 . 6 ; 8th . 9 . 10 ) on the hub element ( 3 ) evenly around the circumference of the hub element ( 3 ) are arranged.

Method for producing an armature for an electric machine, wherein the armature is a shaft ( 2 ) and a hub element ( 3 ), comprising the steps: - providing a shaft and a hub element, - arranging the hub element ( 3 ) on the shaft ( 2 ), and - caulking the hub element ( 3 ) on the shaft with a caulking connection ( 4 ), which at least one first Verstemmbereich ( 5 ) and a second caulking area ( 6 ), wherein the first and second caulking regions ( 5 . 6 ) are formed arcuately in the circumferential direction with a predetermined distance from each other.

A method according to claim 7, characterized in that the caulking by means of a caulking ( 20 ), which has at least two separately projecting caulking segments ( 23 ) having.

Method according to claim 7, characterized in that the hub element ( 3 ) has a central opening with a plurality of radially inwardly projecting Verstemmabschnitten ( 11 . 12 . 13 ) and between the caulking sections ( 11 . 12 . 13 ) recesses ( 14 . 15 . 16 ), and the caulking by means of an annular caulking ( 20 ) with a Verstemmring ( 21 ) he follows.

Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the caulking at the same time first axial end portion and a second axial end portion of the Hub element takes place.

Stamp for caulking a hub element ( 3 ) on a shaft ( 2 ), comprising a punch body with a central opening ( 22 ) and at least a first and a second protruding Verstemmsegment ( 23 ), the caulking segments ( 23 ) on a circle and around the central opening ( 22 ) are arranged around arc-shaped and between adjacent Verstemmsegmenten ( 23 ) in the circumferential direction recesses ( 24 ) are formed.

A stamp according to claim 11, characterized in that the a Verstemmsegment ( 23 ) an inwardly directed segment surface ( 23a ), an outwardly directed rear surface ( 23b ) and a caulking edge ( 25 ), wherein the segment area ( 23a ) and the back surface ( 23b ) at the caulking edge ( 25 ) converge.