-
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit einer Motorwelle, die in einem Gehäuse über ein Loslager drehbar gelagert ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 10 2010 029 304 A1 ist es bekannt, die Motorwelle einer elektrischen Maschine einenends über ein Loslager in einem Gehäuse drehbar zu lagern. Das Loslager sitzt axial fest auf der Motorwelle auf, es ist jedoch nicht mit dem umgreifenden Gehäuse verbunden, so dass das Loslager im Betrieb gegenüber dem Gehäuse Axialschwingungen ausführen kann. Zur Reduzierung der Schwingungen ist das Loslager von einer auf die Motorwelle aufgeschobenen Wellfeder axial kraftbeaufschlagt, welche sich an einem nach innen einragenden Absatz des Gehäuses abstützt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Axialschwingungen von Motorwellen in elektrischen Maschinen mit einfachen konstruktiven Maßnahmen wirkungsvoll zu dämpfen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Die elektrische Maschine weist eine Motorwelle auf, die in einem Gehäuse der Maschine über ein Loslager rotierend gelagert ist. Das Loslager ist insbesondere axial fest mit der Motorwelle verbunden, jedoch gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbar gelagert. Grundsätzlich kommt auch eine Ausführung in Betracht, bei der das Loslager axial fest im Gehäuse aufgenommen ist und die Motorwelle relativ zum Loslager bzw. einem Teil des Loslagers Axialbewegungen ausführen kann.
-
Des Weiteren weist die elektrische Maschine ein Abstützelement auf, das axial zwischen dem Gehäuse und dem Loslager angeordnet ist und über das das Loslager axial abgestützt ist. Das Abstützelement ist als ein Gummi- bzw. Elastomerelement ausgeführt, das mit einem Bauteil des Gehäuses verbunden ist.
-
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die axiale Schwingungsdämpfung verbessert ist, so dass Axialschwingungen, welche von der Motorwelle im Betrieb der elektrischen Maschine ausgeführt werden, und die auch auf das Loslager übertragen werden, von dem Elastomerelement wirkungsvoll gedämpft werden, das das Loslager axial abstützt. Dies führt auch zu einer Geräuschreduzierung, da zum einen die Axialschwingungen der Motorwelle unmittelbar verringert werden und zum andern auch die Schwingungsübertragung auf das Gehäuse reduziert wird. Die schwingungsdämpfende Wirkung wird durch das verhältnismäßig weichelastische Material des Elastomerelements erzielt. Gegebenenfalls können auch konstruktive Ausgestaltungen des Elastomerelements zu einer verbesserten Schwingungsdämpfung führen.
-
Das Elastomerelement ist zweckmäßigerweise mit einem Gehäusebauteil verbunden, wobei sowohl lösbare Verbindungsarten in Betracht kommen, beispielsweise form- oder kraftschlüssige Halterungen des Elastomerelements am Gehäusebauteil, als auch feste bzw. dauerhafte Verbindungen, insbesondere durch Anspritzen des Elastomerelements am Gehäuse.
-
Das Elastomerelement ist vorteilhafterweise ringförmig ausgebildet und auf die Motorwelle aufgeschoben, jedoch nicht mit der Motorwelle verbunden, so dass die Motorwelle im Elastomerelement rotieren und außerdem Axialschwingungen ausführen kann. Das Elastomerelement ist gegebenenfalls rotationssymmetrisch ausgebildet und liegt an einer Stirnseite des Loslagers abstützend an.
-
Gegebenenfalls ist das Elastomerelement als Zweikomponenten-Bauteil ausgeführt, welches insbesondere an das Gehäusebauteil angespritzt ist. Bei dem Gehäuseteil handelt es sich beispielsweise um einen Lagerdeckel, welcher vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Der Kunststoff des Gehäusebauteils und der Kunststoff, aus dem das Elastomerelement besteht, unterscheiden sich zweckmäßigerweise voneinander.
-
Um im Betrieb das Deformationsverhalten des Elastomerelementes zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, mindestens eine Aussparung in das Elastomerelement einzubringen. Durch die Aussparung wird das Elastomerelement insbesondere in Achsrichtung weicher bzw. nachgiebiger. Die Aussparung ist vorzugsweise so in das Elastomerelement eingebracht, dass die Aussparung radial nach innen sowie radial nach außen von jeweils einer Wandung des Elastomerelementes begrenzt ist. Gegebenenfalls ist die Aussparung vollständig von Elastomerelementen umschlossen. Zweckmäßigerweise ist aber die Aussparung axial an mindestens einer Stirnseite des Elastomerelementes offen ausgeführt, gegebenenfalls zu beiden axialen Stirnseiten hin, so dass sich die Aussparung axial durch die gesamte axiale Länge des Elastomerelementes hindurcherstreckt. Möglich sind aber auch Aussparungen an der radialen Innenseite und/oder radialen Außenseite des Elastomerelementes. Über den Umfang des ringförmigen Elastomerelementes verteilt können mehrere Aussparungen vorgesehen sein.
-
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist am Elastomerelement mindestens eine sich radial nach außen erstreckende Stützrippe angeordnet, welche zum einen eine radiale Auslenkung des Elastomerelementes bei einer entsprechenden radialen Auslenkungsbewegung der Motorwelle ermöglicht und zum anderen die Befestigung bzw. Montage des Elastomerelementes am Gehäusebauteil erleichtert. Bei einer ringförmigen Ausführung des Elastomerelementes können sich über den Umfang verteilt mehrere radial nach außen ragende Stützrippen am Außenmantel des Elastomerelementes befinden, die sich über den Außenmantel des Elastomerelementes radial erheben.
-
Gemäß noch einer zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass in das Elastomerelement ein Versteifungsteil eingebracht ist, insbesondere ein Metallteil wie zum Beispiel ein Federstahleinsatz. Das Versteifungsteil stellt sicher, dass Relaxationseffekte im Material des Elastomerelementes kompensiert werden, so dass insgesamt eine ausreichende Vorspannung im Elastomerelement trotz der Relaxationseffekte und eine ausreichende dämpfende Wirkung gewährleistet werden kann. Das Versteifungsteil wird insbesondere von dem Elastomerelement umspritzt. Bei einer ringförmigen Ausführung des Elastomerelementes ist das Versteifungsteil zweckmäßigerweise ebenfalls ringförmig ausgebildet.
-
Die in der vorbeschriebenen Weise ausgeführte elektrische Maschine wird beispielsweise als ein elektrischer Servomotor im Lenksystem eines Fahrzeugs eingesetzt.
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 einen Schnitt durch eine elektrische Maschine mit einer in einem Loslager rotierend gelagerten Motorwelle, wobei das Loslager axial von einem Elastomerelement abgestützt ist, welches in einem Gehäuse der elektrischen Maschine aufgenommen ist,
-
2 in einer Draufsicht das Elastomerelement in einem aufnehmenden Lagerdeckel des Gehäuses,
-
3 das Elastomerelement in perspektivischer Einzeldarstellung, mit mehreren über den Umfang verteilten Aussparungen,
-
4 das Elastomerelement in einer Ausführungsvariante mit radial nach außen ragenden Stützrippen.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist ausschnittsweise eine elektrische Maschine 1 dargestellt, welche eine rotierend gelagerte Motorwelle 2 umfasst, auf der ein Loslager 3 angeordnet ist, das in Achsrichtung fest mit der Motorwelle 2 verbunden ist. Die Motorwelle 2 einschließlich Loslager 3 ist in einem Gehäusebauteil 4 eines Gehäuses der elektrischen Maschine 1 aufgenommen; bei dem dargestellten Gehäusebauteil 4 handelt es sich beispielsweise um einen Lagerdeckel. Das Gehäusebauteil 4 umgreift das Loslager 3 ringförmig.
-
Zur Dämpfung von Schwingungen in Achsrichtung ist das Loslager 3 von einem Stützelement 5 abgestützt, welches als Elastomerelement ausgebildet ist und aus einem weichelastischen Material besteht. Das Elastomerelement 5 ist mit dem Gehäusebauteil 4 verbunden, insbesondere am Gehäusebauteil 4 angespritzt und ist an einem Hinterschnitt des Gehäusebauteil 4 axial abgestützt. Somit werden die axialen Reaktionskräfte am Elastomerelement 5, welche durch die Abstützung des Loslagers 3 an der Stirnseite des Loslagers und die Axialschwingungen der Motorwelle 2 einschließlich des an der Motorwelle 2 fest angeordneten Loslagers 3 entstehen, über das Gehäusebauteil 4 in das Gehäuse der elektrischen Maschine eingeleitet. Aufgrund des weichelastischen Materials des Elastomerelements 5 werden die Axialschwingungen wirkungsvoll gedämpft. Insgesamt wird hierdurch eine Minimierung der Axialschwingungen sowie eine signifikante Geräuschreduzierung erreicht. Das Elastomerelement 5 ist ringförmig ausgebildet, wobei der Innendurchmesser des Elastomerelements 5 größer ist als der Außendurchmesser der Motorwelle 2 sowie des Innenrings des axial angrenzenden Loslagers 3, um die Rotationsbewegung der Motorwelle 2 und des Loslagers 3 nicht zu beeinträchtigen.
-
In 2 ist das ringförmige Elastomerelement 5 in Draufsicht im eingebauten Zustand im Gehäusebauteil 4 dargestellt. Das Elastomerelement 5 entspricht im Wesentlichen der Ausführung gemäß 4 und weist an seiner radial außen liegenden Seite insgesamt drei radial nach außen ragende Stützrippen 6 auf, die in korrespondierende radiale Einbuchtungen im aufnehmenden Gehäusebauteil 4 einragen. Die Verbindung zwischen Gehäusebauteil 4 und Elastomerelement 5 erfolgt vorzugsweise dadurch, dass das Elastomerelement 5 an das Gehäusebauteil 4 angespritzt ist.
-
In das Elastomerelement 5 sind über den Umfang verteilt mehrere Aussparungen 7 eingebracht, die sich in Achsrichtung durch die Wandung des ringförmigen Exlastomerelementes 5 erstrecken, vorzugsweise bis zu beiden gegenüberliegenden axialen Stirnseiten des Elastomerelementes. Sowohl radial nach innen als auch radial nach außen sind die Aussparungen 7 von jeweils einem Wandabschnitt des Elastomerelementes begrenzt.
-
Im montierten Zustand gemäß 2 können die Aussparungen 7 radial zusammengedrückt werden, was die Kompressibilität der Wandung des Elastomerelementes 5 in Radialrichtung deutlich verbessert. Auch in Achsrichtung erhöht sich durch das Einbringen der Aussparungen 7 die Kompressibilität. Über den Umfang verteilt sind in den Ausführungsbeispielen insgesamt sechs Aussparungen 7 in das Elastomerelement 5 eingebracht.
-
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 entspricht im Wesentlichen demjenigen nach 2 bzw. 4, jedoch mit dem Unterschied, dass gemäß 3 auf die Stützrippen 6, welche sich radial nach außen erstrecken, verzichtet wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010029304 A1 [0002]
