DE102011076144A1 - Electric motor with rotorwellenfest biased radial ball bearing and drive unit of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit einem Motorgehäuse (8), in dem über ein Radialkugellager mit einem Lageraußenring (16) und einem Lagerinnenring (14) sowie ein weiteres Wälzlager (3) eine Rotorwelle (2) gelagert ist, wobei an der Rotorwelle (2) ein Geberrad (6) eines Positionsbestimmungsaggregates (4), wie einem Drehgeber (5) angebracht ist und am Motorgehäuse (8) ein Gegenstück (7) des Positionsbestimmungsaggregates (4) angebracht ist, wobei der Lagerinnenring (14) über ein Distanzstück (12), wie eine Hülse (13), mit dem Geberrad (6) in Kontakt steht. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Elektromotor.The invention relates to an electric motor (1) with a motor housing (8) in which a rotor shaft (2) is mounted via a radial ball bearing with an outer bearing ring (16) and an inner bearing ring (14) as well as another roller bearing (3) Rotor shaft (2) an encoder wheel (6) of a position determination unit (4) such as a rotary encoder (5) is attached and a counterpart (7) of the position determination unit (4) is attached to the motor housing (8), the inner bearing ring (14) via a Spacer (12), such as a sleeve (13), is in contact with the encoder wheel (6). The invention also relates to a motor vehicle with such an electric motor.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse, in dem über ein Radialkugellager mit einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring sowie ein weiteres Wälzlager eine Rotorwelle gelagert ist, wobei an der Rotorwelle ein Geberrad eines Positionsbestimmungsaggregates, wie einem Drehgeber, angebracht ist und am Motorgehäuse ein Gegenstück des Positionsbestimmungsaggregates, wie dem Drehgeber, angebracht ist.The invention relates to an electric motor with a motor housing, in which via a radial ball bearing with a bearing outer ring and a bearing inner ring and another roller bearing a rotor shaft is mounted, wherein on the rotor shaft, a transmitter wheel of a position determining unit, such as a rotary encoder, is attached to the motor housing and a counterpart of Positioning aggregate, such as the encoder is mounted.
Aus dem Stand der Technik, etwa der
Üblicherweise werden zwei Wälzlager zur Lagerung der Rotorwelle verwendet. Normalerweise sind dies Kugellager. Üblicherweise wird dabei eine Fest-Los-Lagerungsweise über zumindest zwei Kugellager gewählt. Das eine der beiden Kugellager ist dabei ein Festlager, wohingegen das andere Kugellager als Loslager zwischen der Rotorwelle und dem Motorgehäuse angebracht ist.Usually, two rolling bearings are used to support the rotor shaft. Usually these are ball bearings. Usually, a fixed-lot storage mode is selected via at least two ball bearings. One of the two ball bearings is a fixed bearing, whereas the other ball bearing is mounted as a floating bearing between the rotor shaft and the motor housing.
Üblicherweise stützt sich der Lageraußenring auf der dem Drehgeber zugewandten Seite einer Schulter ab und ist auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Ring festgelegt. Der Lagerinnenring andererseits weist auf der Drehgeberseite einen Ring zur Positionsfestlegung und auf der anderen Seite eine Schulter der Rotorwelle auf.Usually, the bearing outer ring is supported on the encoder side facing a shoulder and is fixed on the opposite side with a ring. The bearing inner ring on the other hand has on the encoder side a ring for position fixing and on the other side a shoulder of the rotor shaft.
Dabei addieren sich leider das Lagerspiel einerseits und die bei der Festlegung mittels der Ringe auftretenden Spiele andererseits.Unfortunately, the bearing clearance on the one hand and the games occurring during the determination by means of the rings, on the other hand, add up.
Dies ist jedoch unerwünscht, da die Positionsbestimmungsaggregate, wie normalerweise ein Drehgeber, gerade anfällig auf einen sich verändernden Spalt zwischen dem Geberrad und dem damit zusammenwirkendem Gegenstück reagieren. Da das Geberrad an der Rotorwelle einerseits angebracht ist und das Gegenstück am Motorgehäuse andererseits angebracht ist, verändert sich aufgrund des sich summierenden Spiels der besagte Spalt ganz erheblich. Das sensierte Ergebnis des Drehgebers wird aber zur Regelung des Drehfeldes eines Synchronmotors genutzt. Der Synchronmotor läuft nämlich mit einer synchronen Rotordrehzahl um, weswegen ständig eine genaue Positionsbestimmung der Rotorwelle notwendig ist.However, this is undesirable because the position-determining units, such as typically a rotary encoder, are just prone to respond to a changing gap between the sender wheel and the cooperating counterpart. Since the sender wheel is attached to the rotor shaft on the one hand and the counterpart is mounted on the motor housing on the other hand, changes due to the summing game said gap quite considerably. However, the sensed result of the rotary encoder is used to control the rotating field of a synchronous motor. The synchronous motor runs around with a synchronous rotor speed, which is why an accurate position determination of the rotor shaft is constantly necessary.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine Verbesserung zu schaffen und dass auf dem Drehgeber, also das Positionsbestimmungsaggregat wirkende Spiel aufgrund der Lagerung der Rotorwelle zu reduzieren. Es soll somit eine einfache axiale Sicherung des an der Rotorwelle angebrachten Festlagers, bei gleichzeitiger Minimierung des gesamtauftretenden Achsialspiels, erreicht werden.It is therefore the object of the present invention to provide an improvement here and to reduce the clearance acting on the rotary encoder, that is to say the position-determining unit, due to the bearing of the rotor shaft. Thus, a simple axial securing of the fixed bearing mounted on the rotor shaft should be achieved, while at the same time minimizing the total axial play.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lagerinnenring über ein Distanzstück, wie eine Hülse, mit dem Geberrad in Kontakt steht. Das aufgrund des Sicherungsringes bisher auftretende zusätzliche Lagerspiel wird dadurch vermieden, da bei Befestigung des Geberrades an der Rotorwelle gleichzeitig auch der Lagerinnenring fest positioniert wird. Erhöhte Achsialspiele und somit auch axiale Verschiebungen beim Drehgeber, der auch als Resolver bezeichnet wird, werden dadurch vermieden. Messfehler werden verhindert und die Regelgenauigkeit des Motors erhöht. Eine Abschaltung des Motors, die sonst auftreten könnte, wird vermieden. Der Drehgeber wird in puncto seiner Empfindlichkeit entlastet, was zu der nahezu spielfreien Ausgestaltung des Radialkugellagers führt.This object is achieved in that the bearing inner ring via a spacer, such as a sleeve, is in contact with the sender wheel. The previously occurring due to the circlip additional bearing clearance is thereby avoided because at the same time the bearing inner ring is firmly positioned when mounting the encoder wheel on the rotor shaft. Increased Achsialspiele and thus axial displacements at the encoder, which is also referred to as a resolver, thereby avoided. Measuring errors are prevented and the control accuracy of the motor is increased. A shutdown of the engine, which could otherwise occur, is avoided. The encoder is relieved in terms of its sensitivity, resulting in the almost backlash-free design of the radial ball bearing.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
Es ist von Vorteil, wenn eine Schraube das Geberrad an der Rotorwelle so festlegt, dass das Geberrad mittels der Hülse den Lagerinnenring auf eine Schulter der Rotorwelle drückt. Eine exakte Positionsfestlegung des Lagerinnenrings ist dann die Folge.It is advantageous if a screw so sets the sender wheel on the rotor shaft so that the sender wheel presses the bearing inner ring on the shoulder of the rotor shaft by means of the sleeve. An exact position determination of the bearing inner ring is then the result.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Lageraußenring auf der dem Geberrad abgewandten Seite des Radialkugellagers mit einem Deckel direkt in Verbindung steht, der am Motorgehäuse angeschraubt ist. Mittels dieser Variante wird das gesamte Festlager vorgespannt, sodass nur noch das im Radialkugellager vorliegende Spiel Auswirkungen auf einen Spalt zwischen dem Geberrad und dem Gegenstück des Drehgebers hat.It is also advantageous if the bearing outer ring is directly connected to the side facing away from the encoder wheel of the radial ball bearing with a lid, which is screwed to the motor housing. By means of this variant, the entire bearing is biased so that only the present in the radial ball bearing game has effects on a gap between the encoder wheel and the counterpart of the encoder.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Deckel so angeschraubt ist, dass er den Lageraußenring in Richtung eines Absatzes des Motorgehäuses in Richtung des Gegenstücks des Drehgebers drückt. Bei entsprechender Wahl eines Anzugdrehmomentes, wird eine Überlastung des Radialkugellagers verhindert und eine exakte Positionierung sowohl des Lagerinnenringes, als auch des Lageraußenringes erreicht.It is advantageous if the lid is screwed so that it presses the bearing outer ring in the direction of a shoulder of the motor housing in the direction of the counterpart of the encoder. With a suitable choice of a tightening torque, overloading of the radial ball bearing is prevented and an exact positioning of both the Lagerinnenringes, as well as the bearing outer ring reached.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Radialkugellager als radiales Rillenkugellager ausgebildet ist. Die Gesamtkosten des Elektromotors können dadurch reduziert werden.It is also advantageous if the radial ball bearing is designed as a radial deep groove ball bearing. The total cost of the electric motor can be reduced.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Radialkugellager als Festlager und das weiter als das besagte Radialkugellager von dem Drehgeber entfernte Wälzlager als Loslager ausgestaltet ist. Auf diese Weise können Wärmeausdehnungen kompensiert werden, wobei diese keine Auswirkungen auf die Präzision des Messergebnisses haben.It is also advantageous if the radial ball bearing as a fixed bearing and the further than the said radial ball bearing of the rotary encoder remote rolling bearing is configured as a floating bearing. In this way, thermal expansions can be compensated, which have no effect on the precision of the measurement result.
Um eine besonders präzise Festlegungsart zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn der Deckel an einer Planfläche des Motorgehäuses anliegt.In order to achieve a particularly precise definition, it is advantageous if the cover rests against a plane surface of the motor housing.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Gegenstück des Drehgebers fest mit dem Motorgehäuse verbunden ist.It is also advantageous if the counterpart of the rotary encoder is firmly connected to the motor housing.
Eine weitere Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Geberrad und dem Gegenstück des Drehgebers in axialer Richtung der Rotorwelle ein Luftspalt vorhanden ist.A further variant is characterized in that an air gap is present between the sender wheel and the counterpart of the rotary encoder in the axial direction of the rotor shaft.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Elektromotor, wie vorstehend ausgeführt.The invention also relates to a motor vehicle having an electric motor according to the invention, as stated above.
Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt.The invention will be explained in more detail below with the aid of a drawing. In the drawing, a first embodiment is shown.
Es zeigt dabei
Die Zeichnung dient nur dem Verständnis der Erfindung.The drawing is only for understanding the invention.
In
Das Positionsbestimmungsaggregat
An einer Stirnfläche
Ein Lageraußenring
Eine spielfreie Fixierung des Wälzlagers
Es wird ein spielfreier Einbauzustand der Rotorwellenlagerung in puncto des Festlagers erzielt, was einen genaueren Lauf der Rotorwelle
Weiterhin wird das Geberrad
Durch den genaueren Lauf der Rotorwelle
Zwischen dem Geberrad
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektromotorelectric motor
- 22
- Rotorwellerotor shaft
- 33
- Wälzlagerroller bearing
- 44
- PositionsbestimmungsaggregatPositioning unit
- 55
- Drehgeberencoders
- 6 6
- Geberradsensor wheel
- 77
- Gegenstückcounterpart
- 88th
- Motorgehäusemotor housing
- 99
- Stirnflächeface
- 1010
- Schraubescrew
- 1111
- Anlageflächecontact surface
- 1212
- Distanzstückspacer
- 1313
- Hülseshell
- 1414
- LagerinnenringBearing inner ring
- 1515
- Schultershoulder
- 1616
- LageraußenringBearing outer ring
- 1717
- Absatzparagraph
- 1818
- Deckelcover
- 1919
- Schraubescrew
- 2020
- Planflächeplane surface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 7884511 B2 [0002] US 7884511 B2 [0002]
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