Die Erfindung bezieht sich auf einen Federring, sowie eine elektrische Maschine beinhaltend einen solchen, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to a spring ring, and an electric machine including such, as well as to a method for producing such according to the preamble of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Mit der DE 10 2011 084 763 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt geworden, bei der ein Stator in einem Poltopf angeordnet ist. Auf dem Poltopf ist ein Deckelteil angeordnet, in dem eine Rotorwelle gelagert ist. Das Deckelteil ist hierbei aus Kunststoff gefertigt und weist elektrische Leiterelemente zur Verschaltung der elektrischen Wicklung des Stators auf. Dabei werden die Spulendraht-Enden der Wicklungen axial durch das Deckelteil hindurchgeführt und an der Oberseite des Deckelteils mit den Leiterelementen verbunden. Das Deckelteil weist eine seitliche Erweiterung auf, die als seitlich abgehender Anschluss-Stecker ausgebildet ist, dessen Pins sowohl mit den Leiterelementen als auch mit einer Elektronikplatine verbunden sind. Auf das Deckelteil aus Kunststoff wird ein Metalldeckel mit Kühlrippen mittels mehreren Klemmspangen montiert, die den Metalldeckel mit dem Deckelteil aus Kunststoff zusammenspannen.With the DE 10 2011 084 763 A1 An electric machine has become known in which a stator is arranged in a pole pot. On the pole pot, a cover part is arranged, in which a rotor shaft is mounted. The cover part is in this case made of plastic and has electrical conductor elements for interconnecting the electrical winding of the stator. In this case, the coil wire ends of the windings are guided axially through the cover part and connected to the top of the cover part with the conductor elements. The cover part has a lateral extension, which is designed as a laterally outgoing connection plug whose pins are connected both to the conductor elements and to an electronic circuit board. On the lid part made of plastic, a metal lid with cooling fins is mounted by means of several clamping clips, which clamp the metal lid with the lid part made of plastic.
Nachteil einer solchen Ausführung ist, dass die Klemmspangen zur Befestigung des Metalldeckels bei starken äußeren Erschütterungen und bei großen Temperaturdifferenzen den Metalldeckel nicht zuverlässig gegen das Deckelteil abdichten können. Dadurch kann Schmutz und Flüssigkeit in den Innenraum der elektrischen Maschine gelangen, wodurch diese beschädigt werden kann. Außerdem wird durch den seitlichen Abgang des Anschluss-Steckers bei der elektrische Maschine in Radialrichtung einen großen Bauraum beansprucht. Disadvantage of such a design is that the clamping clips for fixing the metal lid with strong external shocks and large temperature differences can not reliably seal the metal lid against the lid part. As a result, dirt and liquid can get into the interior of the electrical machine, which can be damaged. In addition, a large space is claimed by the lateral departure of the connection plug in the electrical machine in the radial direction.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteil der ErfindungAdvantage of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtungen und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass durch die Ausbildung eines Federrings einstückig aus einem dünnen Blechband eine sehr gleichmäßige Druckverteilung über den gesamten Umfang an den axialen Kontaktflächen erzielt werden kann. Durch die Verwendung eines Blechbandes kann im Gegensatz zur Verwendung einer gewöhnlichen Spiralfeder aus Runddraht der benötigte Bauraum des Federelements in Radialrichtung deutlich reduziert werden. Durch die Ausbildung von elastischen Stegen zwischen zwei axialen Rändern können die elastischen Stege Verzweigungen aufweisen, wodurch eine flache Federkennlinie bezüglich der Axialstauchung erzielt werden kann. Außerdem kann die Druckverteilung über den gesamten Umfang ausgeglichen werden. The devices according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that a very uniform pressure distribution over the entire circumference at the axial contact surfaces can be achieved by the formation of a spring ring in one piece from a thin sheet metal strip. By using a sheet-metal strip, in contrast to the use of a conventional spiral spring made of round wire, the required installation space of the spring element in the radial direction can be significantly reduced. Due to the formation of elastic webs between two axial edges, the elastic webs may have branches, whereby a flat spring characteristic with respect to the axial compression can be achieved. In addition, the pressure distribution over the entire circumference can be compensated.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Die einwirkenden Axialkräfte können besonders günstig auf den gesamten Umfang verteilt werden, in dem sich die abzweigenden Teile der elastischen Stege quer zur Axialrichtung erstrecken. Beispielsweise kann die Abzweigung T-förmig ausgebildet sein, so dass sich beide Zweige näherungsweise senkrecht zur Axialrichtung erstrecken. Des Weiteren können die einzelnen elastischen Stege in sich bezüglich der Axialrichtung mäanderförmig ausgebildet sein. Dabei können die einzelnen Axialstege über Querstege in Umfangsrichtung miteinander verbunden sein. Über die konkrete Ausgestaltung der Abzweigung und die Anzahl der elastischen Stege über den gesamten Umfang kann die Federrate des Federrings in Axialrichtung eingestellt werden. Verglichen mit einer Spiralfeder wird bei dieser Rohrfeder ein Verdrehen des oberen axialen Randes gegenüber des unteren axialen Randes verhindert, wodurch der Verschleiß an diesen Flächen deutlich reduziert wird.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the embodiments specified in the independent claims are possible. The acting axial forces can be distributed particularly favorably over the entire circumference, in which the branching parts of the elastic webs extend transversely to the axial direction. For example, the branch may be T-shaped, so that both branches extend approximately perpendicular to the axial direction. Furthermore, the individual elastic webs may be formed meandering in relation to the axial direction. The individual axial webs can be connected to each other via transverse webs in the circumferential direction. About the specific configuration of the branch and the number of elastic webs over the entire circumference, the spring rate of the spring ring can be adjusted in the axial direction. Compared with a spiral spring, twisting of the upper axial edge with respect to the lower axial edge is prevented in this Bourdon tube, whereby the wear on these surfaces is significantly reduced.
Bei einer Ausführung, bei der zwischen den beiden axialen Randringen weitere umlaufende Ringelemente angeordnet sind, können die axial einwirkenden Kräfte besonders günstig über den gesamten Umfang verteilt werden. Dabei können die Ringelemente als weitgehend umlaufende, oder vollständig geschlossene Ringelemente ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführung erstrecken sich die Ringelemente nur über einen bestimmten Winkelbereich und sind durch Freisparungen in Umfangsrichtung voneinander getrennt. Sind die zumindest weitgehend über den gesamten Umlauf umlaufende Ringsegmente mittels einzelner Axialstege untereinander und mit den Randringen verbunden, kann die Federstärke in Axialrichtung gezielt über den Abstand der Axialstege in Umfangsrichtung eingestellt werden. In an embodiment in which further peripheral ring elements are arranged between the two axial edge rings, the axially acting forces can be distributed particularly favorably over the entire circumference. In this case, the ring elements can be designed as largely circumferential, or completely closed ring elements. In an alternative embodiment, the ring elements extend only over a certain angular range and are separated by recesses in the circumferential direction. Are the at least largely over the entire circulation circumferential ring segments connected by means of individual axial webs with each other and with the edge rings, the spring strength can be adjusted in the axial direction targeted on the distance of the axial webs in the circumferential direction.
Um den radialen Bauraum des Federrings möglichst zu reduzieren, ist die radiale Dicke des Blechbandes deutlich geringer, als die Abmessungen der axialen Stege in Umfangsrichtung oder der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ringsegmente in Axialrichtung. Dabei kann der Federring durch seine Einbaulage durch radiale Führungen in Radialrichtung stabilisiert werden. In einer bevorzugten Ausführung betragen die Abmessungen der elastischen Stege innerhalb der Tangentialebene des Federringes zwei- bis dreimal mehr, als die radiale Dicke des Federbandes.In order to reduce the radial space of the spring ring as possible, the radial thickness of the sheet metal strip is significantly smaller than the dimensions of the axial webs in the circumferential direction or extending in the circumferential direction ring segments in the axial direction. In this case, the spring ring can be stabilized by its mounting position by radial guides in the radial direction. In a preferred embodiment, the dimensions of the elastic webs within the tangential plane of the spring ring are two to three times more than the radial thickness of the spring band.
Ebenso beträgt vorteilhafterweise der axiale Abstand zwischen den Ringsegmenten einschließlich der Randringe das Zwei- bis Dreifache verglichen mit der radialen Dicke des Blechstreifens. Dieses axiale Maß der Freisparung bestimmt den zur Verfügung stehenden Federweg des Federrings. Durch die Herstellung des Federrings aus einem Blechband kann die radiale Dicke des Blechbands derart gewählt werden, dass der Gesamtdurchmesser des Federrings das 40- bis 60-fache der Banddicke beträgt. Bevorzugt wird dieses Verhältnis in einem Bereich zwischen 45 und 50 gewählt. Die radiale Stabilisierung des Federrings erfolgt dabei durch dessen Höhe in Axialrichtung des Federbandes. Likewise, advantageously, the axial distance between the ring segments including the edge rings is two to three times compared to the radial thickness of the metal strip. This axial dimension of the cutout determines the available spring travel of the spring ring. By producing the spring ring from a sheet metal strip, the radial thickness of the metal strip can be selected such that the total diameter of the spring ring is 40 to 60 times the strip thickness. Preferably, this ratio is chosen in a range between 45 and 50. The radial stabilization of the spring ring takes place by its height in the axial direction of the spring band.
Gemäß einer ersten Ausführung wird der Federring bevorzugt aus einem ebenen Blech ausgestanzt oder bspw. mittels eines Lasers ausgeschnitten. Dadurch werden die elastischen Stege zwischen den beiden Randringen ausgebildet. Anschließend wird das Blechband zu einem Ring gebogen, wobei dieser optional an einer Verbindungsstelle zusammengeschweißt werden kann. Alternativ ist es auch denkbar den Federring direkt aus einem in Umfangsrichtung geschlossenen Rohrmaterial auszuschneiden oder auszustanzen. According to a first embodiment of the spring ring is preferably punched out of a flat sheet metal or, for example, cut out by means of a laser. As a result, the elastic webs are formed between the two edge rings. Subsequently, the sheet metal strip is bent into a ring, which can optionally be welded together at a connection point. Alternatively, it is also conceivable to cut out or punch out the spring ring directly from a tube material closed in the circumferential direction.
Besonders kostengünstig ist es jedoch die Freisparungen aus einem ebenen Blech auszustanzen und das Blechband anschließend zu einem Ring umzubiegen, ohne diesen zu verschweißen.However, it is particularly cost-effective to punch out the recesses from a flat sheet metal and then to bend the sheet metal strip into a ring without welding it.
Der Einbau des erfindungsgemäßen Federrings in eine erfindungsgemäß elektrische Maschine hat den Vorteil, dass aufgrund der sehr geringen Banddicke des Federrings der radiale Außendurchmesser eines Gehäusedeckels, der einen Poltopf verschließt, reduziert werden kann. Dabei kann der Federring direkt auf eine zylindrische Umfangsfläche eines Steckers aufgesetzt werden, an die sich die Umfangswand eines Metalldeckels radial direkt anschließt. Dabei braucht der radiale Abstand zwischen dem Steckergehäuse und der Umfangswand des Metalldeckels nur unwesentlich größer ausgebildet werden, als die radiale Banddicke des Federrings. Dabei dienen die Umfangswand des Steckergehäuses und die Innenseite des Metalldeckels als eine radiale Führung für den Federring. Durch den Einbau eines solchen Federrings kann besonders günstig das Steckergehäuse axial gegenüber dem Metalldeckel verspannt werden, so dass das Steckergehäuse über die gesamte Lebenszeit in allen Betriebsbedingungen axial gegen einen Anschlag am Poltopf gepresst wird. Dadurch wird eine Zerstörung der elektrischen Kontakte zwischen dem Steckergehäuse und dem Stator zuverlässig verhindert. Das Steckgehäuse wird kostengünstig als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet, wobei als Aufnahme für den Federring eine im Wesentlichen zylinderförmige Umfangswand dient. Als Axialanschlag für den Federring kann ohne Mehraufwand ein Bund ausgebildet werden, der bevorzugt eine ringförmige axiale Anschlagsfläche bildet. The installation of the spring ring according to the invention in an electric machine according to the invention has the advantage that due to the very small band thickness of the spring ring, the radial outer diameter of a housing cover which closes a pole pot, can be reduced. In this case, the spring ring can be placed directly on a cylindrical peripheral surface of a plug, to which the peripheral wall of a metal lid radially connects directly. In this case, the radial distance between the plug housing and the peripheral wall of the metal cover need only be made slightly larger than the radial band thickness of the spring ring. The peripheral wall of the plug housing and the inside of the metal cover serve as a radial guide for the spring washer. By installing such a spring ring, the plug housing can be clamped axially relative to the metal lid particularly favorable, so that the plug housing is pressed axially against the stopper on the pole pot over the entire lifetime in all operating conditions. This reliably prevents destruction of the electrical contacts between the plug housing and the stator. The plug housing is inexpensively formed as a plastic injection molded part, wherein a substantially cylindrical peripheral wall serves as a receptacle for the spring ring. As axial stop for the spring ring, a collar can be formed without additional effort, which preferably forms an annular axial abutment surface.
An der Innenseite des Metalldeckels ist entsprechend eine axiale Gegenanschlagsfläche ausgebildet, mit der der Metalldeckel den Federring axial gegen den axialen Anschlag des Steckergehäuses presst. Dieser Gegenanschlag kann besonders günstig durch einen radialen Versatz an der Seitenwand des Metalldeckels ausgebildet werden. Dieser kann besonders einfach beim Tiefziehen des Metalldeckels ebenfalls als ringförmiger axialer Bund ausgebildet werden. On the inside of the metal lid, an axial counter stop surface is correspondingly formed, with which the metal cover presses the spring ring axially against the axial stop of the plug housing. This counter-stop can be formed particularly favorable by a radial offset on the side wall of the metal lid. This can also be easily formed as a ring-shaped axial collar when deep drawing the metal cover.
Für eine besonders robuste und temperaturunempfindliche Ausführung der elektrischen Maschine wird der Metalldeckel mit einer umlaufenden Schweißnaht am Poltopf dicht festgeschweißt. Durch die Ringfeder kann dann auch bei unterschiedlichen Materialausdehnungen und Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile das Steckergehäuse aufgrund der axialen Vorspannkraft der Ringfeder kontinuierlich gegen einen Anschlag am Polgehäuse – insbesondere an dessen Flansch – angepresst werden. For a particularly robust and temperature-resistant design of the electrical machine, the metal lid is tightly welded to the pole pot with a circumferential weld. Due to the annular spring, the plug housing can then be continuously pressed against a stop on the pole housing - in particular on its flange - even with different material expansions and manufacturing tolerances of the individual components due to the axial biasing force of the annular spring.
Besonders günstig ist die Verwendung eines solchen Federrings bei einem Metalldeckel mit einer vollständig umlaufenden Seitenwand. Dabei wird der Anschlussstecker für die elektrische Stromversorgung durch eine – vorzugsweise kreisrunde – Aussparung an der axialen Oberseite des Metalldeckels hindurchgeführt. Dabei wird zwischen dem Steckergehäuse und der Aussparung ein Radialdichtring angeordnet, der die Aussparung gegenüber dem Innenraum der elektrischen Maschine dicht abschließt. Particularly favorable is the use of such a spring ring in a metal lid with a completely circumferential side wall. In this case, the connector for the electrical power supply is passed through a - preferably circular - recess on the axial top of the metal lid. In this case, a radial sealing ring is arranged between the plug housing and the recess, which seals the recess against the interior of the electric machine tight.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren der elektrischen Maschine können alle Bauteile vorteilhaft in Axialrichtung montiert werden. Nach der elektrischen Kontaktierung des Steckergehäuses mit den elektrischen Spulen des Stators kann die Ringfeder axial direkt über den äußeren Umfang des Steckergehäuses aufgesteckt werden. Danach wird der Metalldeckel axial über das Steckergehäuse gefügt und axial gegen einen Anschlag am Polgehäuse gepresst und am Poltopf befestigt. Durch die entsprechende axiale Dimensionierung des Federrings wird zwischen dem Anschlag des Steckergehäuses und dem Gegenanschlag des Metallgehäuses eine entsprechende axiale Vorspannung des Federrings erzeugt. In the manufacturing method of the electric machine according to the invention, all components can be advantageously mounted in the axial direction. After the electrical contacting of the plug housing with the electrical coils of the stator, the annular spring can be axially attached directly over the outer circumference of the plug housing. Thereafter, the metal cover is axially joined over the connector housing and pressed axially against a stop on the pole housing and secured to the pole pot. By the corresponding axial dimensioning of the spring ring a corresponding axial bias of the spring ring is generated between the stop of the plug housing and the counter-stop of the metal housing.
Zusätzlich kann vor der Montage des Metalldeckels entweder vor oder nach dem axialen Fügen des Federelements die Ringdichtung auf das Steckergehäuse aufgesetzt werden. Die Ringdichtung weist bevorzugt einen geringeren Außendurchmesser auf, als der Innendurchmesser des Federrings, so dass diese beiden Bauteile unabhängig voneinander in beliebiger Reihenfolge auf das Steckergehäuse montiert werden können. Durch die Abdichtung der Aussparung im Metalldeckel durch den Radialdichtring und die zusätzliche Ausbildung einer umlaufenden dichten Schweißnaht zwischen dem Metalldeckel und dem Poltopf, kann der Innenraum der elektrischen Maschine zuverlässig abgedichtet werden. Dadurch kann die elektrische Maschine bspw. auch im Motorraum eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. In addition, before the assembly of the metal cover, either before or after the axial joining of the spring element, the ring seal can be placed on the connector housing. The ring seal preferably has a smaller outer diameter than the inner diameter of the spring ring, so that these two components independently of each other in any order on the Plug housing can be mounted. By sealing the recess in the metal cover by the radial seal and the additional formation of a circumferential tight weld between the metal lid and the pole pot, the interior of the electric machine can be reliably sealed. As a result, the electric machine can, for example, also be used in the engine compartment of a motor vehicle.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federrings, 1 A first embodiment of a spring ring according to the invention,
2 eine Draufsicht auf den Federring gemäß 1, 2 a plan view of the spring ring according to 1 .
3 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Federrings, 3 a further embodiment of a spring ring according to the invention,
4 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrische Maschine 4 an embodiment of an electric machine according to the invention
5 eine Ansicht gemäß 4 vor der Montage des Metalldeckels, 5 a view according to 4 before mounting the metal lid,
6 eine Ansicht gemäß 4 nach der Montage des Metalldeckels. 6 a view according to 4 after mounting the metal lid.
Die 1 zeigt eine Ringfeder 85, die hülsenförmig in Form einer Rohrfeder 185 ausgebildet ist. Die Ringfeder 85 ist aus einem Blechband 175 gebildet, das einen axialen oberen Rand 176 und ein axialen unteren Rand 177 aufweist. Der obere Rand 176 und der untere Rand 177 sind als Randringe 178, 179 ausgebildet, die sich zumindest weitestgehend über den gesamten Umfang in Umfangsrichtung 2 erstrecken. Der obere und der untere Randring 178, 179 sind mittels elastischer Stege 180 in Axialrichtung 4 miteinander verbunden, die eine Stauchung des Federrings 85 in Axialrichtung 4 ermöglichen. Die Stege 180 weisen Verzweigungen 181 auf, so dass zumindest immer zwei benachbarte elastische Stege 180 mittels eines abzweigenden Federelements 182 miteinander verbunden sind. Im Ausführungsbespiel sind die Abzweigungen 181 näherungsweise rechtwinklig ausgebildet, so dass praktisch jede Verzweigung 181 T-förmig ausgebildet ist. Die abzweigenden Federelemente 182 erstrecken sich hierbei im Wesentlichen in Umfangsrichtung 2, bis sie in den benachbarten elastischen Steg 180 münden. Die abzweigenden Federelemente 182 verlaufen dabei über einen wesentlichen Teil ihrer Erstreckung näherungsweise parallel zu dem oberen und unteren Randring 178, 179. Folgt man einem elastischen Steg 180 in Axialrichtung 4 (gestrichelte Linie in 3), hat dieser näherungsweise einen mäanderförmigen Verlauf, wobei zumindest zwei axial beabstandete Ringelemente 184 zwischen den beiden Randringen 178, 179 angeordnet sind. Diese Ringelemente 184 erstrecken sich näherungsweise ebenfalls parallel zu den Randringen 178, 179. Über den gesamten Umfang 2 betrachtet, erstrecken sich die Ringelemente 184 in dieser Ausführung über einen wesentlichen Teil des gesamten Umfangs. Dabei trennt zwischen jedem elastischen Steg 180 eine radiale Freisparung 183 die einzelnen Ringelemente 184 in Umfangsrichtung voneinander, die jeweils in einer axialen Ebene verlaufen. Zwischen den Ringelementen 184 untereinander, und zwischen den Ringelementen 184 und den Randringen 178, 179 sind jeweils axiale Freisparungen 186 ausgebildet, die einen axialen Federweg für die axiale Stauchung des Federrings 85 ermöglichen. In 1 sind beispielsweise genau acht axiale Stege 180 dargestellt, die sich in Axialrichtung 4 vom unteren Randring 179 zum oberen Randring 178 erstrecken. Dabei sind diese acht elastischen Stege 180 beispielsweise mit genau acht abzweigenden Federelementen 182 in Umfangsrichtung 2 miteinander verbunden. Die Breite 187 der elastischen Stege 180 und/oder der abzweigenden Federelemente 182, und/oder der Ringelemente 184, und/oder der Randringe 178, 179 in Erstreckungsrichtung der jeweiligen Elemente, beträgt etwa ein Zwei- bis Dreifaches der Blechdicke d des Blechbandes 175. Ebenso beträgt die axiale Abmessung 189 der axialen Freisparungen 186 etwa das Zwei- bis Dreifache der Blechdicke d. Im Ausführungsbeispiel beträgt das genaue Verhältnis jeweils etwa 2,5, wobei die Blechdicke d beispielsweise etwa 1,0 mm beträgt. The 1 shows a ring spring 85 , the sleeve-shaped in the form of a bourdon tube 185 is trained. The ring spring 85 is from a tin band 175 formed, which has an axial upper edge 176 and an axial lower edge 177 having. The upper edge 176 and the bottom edge 177 are as border rings 178 . 179 formed, at least as far as possible over the entire circumference in the circumferential direction 2 extend. The upper and the lower edge ring 178 . 179 are by means of elastic webs 180 in the axial direction 4 connected to each other, which is a compression of the spring ring 85 in the axial direction 4 enable. The bridges 180 have branches 181 on, so that at least two adjacent elastic webs 180 by means of a branching spring element 182 connected to each other. In the execution example, the branches are 181 Approximately formed at right angles, so that virtually every branch 181 T-shaped. The branching spring elements 182 extend here substantially in the circumferential direction 2 until it is in the adjacent elastic web 180 lead. The branching spring elements 182 extend over a substantial part of their extension approximately parallel to the upper and lower edge ring 178 . 179 , If you follow an elastic bridge 180 in the axial direction 4 (dashed line in 3 ), this has approximately a meandering course, wherein at least two axially spaced ring elements 184 between the two edge rings 178 . 179 are arranged. These ring elements 184 extend approximately also parallel to the edge rings 178 . 179 , Over the entire circumference 2 considered, the ring elements extend 184 in this embodiment, over a substantial part of the entire circumference. It separates between each elastic bridge 180 a radial cutout 183 the individual ring elements 184 in the circumferential direction of each other, each extending in an axial plane. Between the ring elements 184 between each other, and between the ring elements 184 and the marginal rings 178 . 179 are each axial recesses 186 formed, which has an axial spring travel for the axial compression of the spring ring 85 enable. In 1 For example, exactly eight axial bars 180 shown in the axial direction 4 from the lower edge ring 179 to the upper edge ring 178 extend. These are eight elastic webs 180 for example, with exactly eight branching spring elements 182 in the circumferential direction 2 connected with each other. The width 187 the elastic webs 180 and / or the branching spring elements 182 , and / or the ring elements 184 , and / or the edge rings 178 . 179 in the extension direction of the respective elements, is about a two to three times the sheet thickness d of the sheet metal strip 175 , Likewise, the axial dimension 189 the axial recesses 186 about two to three times the sheet thickness d. In the exemplary embodiment, the exact ratio is about 2.5, wherein the sheet thickness d, for example, about 1.0 mm.
2 zeigt eine Draufsicht des Federrings 85 der 1, wobei dieser einen Innendurchmesser D aufweist. Dabei beträgt das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser D und der Blechdicke d beispielsweise zwischen 40 und 60, bevorzugt zwischen 45 und 50. Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Federring 85 in Umfangsrichtung 2 geschlossen, ohne Unterbrechung ausgebildet. Dieser Federring 85 kann beispielsweise durch Ausstanzen der axialen und radialen Freisparung 183, 186 aus einem geschlossene Metallrohr hergestellt werden. Alternativ kann der Federring 85 aus einem ebenen Blechband 175 ausgestanzt werden, und anschließend mittels einer axialen Schweißnaht 192 verbunden werden, wie dies im zweiten Ausführungsbeispiel in 3 dargestellt ist. 2 shows a plan view of the spring ring 85 of the 1 , wherein this has an inner diameter D. In this case, the ratio between the inner diameter D and the sheet thickness d is for example between 40 and 60, preferably between 45 and 50. In the first embodiment, the spring ring 85 in the circumferential direction 2 closed, trained without interruption. This spring ring 85 For example, by punching out the axial and radial cutout 183 . 186 be made of a closed metal tube. Alternatively, the spring ring 85 from a flat tin band 175 be punched out, and then by means of an axial weld 192 be connected, as in the second embodiment in 3 is shown.
Dadurch, dass die Blechdicke d in Relation zum Innendurchmesser D des Federrings 85 sehr gering ist, kann diese Rohrfeder 185 radial zwischen zwei Umfangswände eingefügt werden, ohne dass die Rohrfeder 185 einen großen Bauraum benötigt. Die axiale Höhe 193 des Federrings 85 kann entsprechend des benötigten axialen Federwegs, bzw. der benötigten Federrate gewählt werden. Dabei können anstelle der zwei axial beabstandeter Ringelemente 184 auch drei oder mehr Ringelemente 184 axial beabstandet ausgebildet werden. Characterized in that the sheet thickness d in relation to the inner diameter D of the spring ring 85 is very low, this Bourdon tube can 185 be inserted radially between two peripheral walls without the bourdon tube 185 needed a large space. The axial height 193 of the spring ring 85 can be selected according to the required axial travel, or the required spring rate. It can instead of the two axially spaced ring elements 184 also three or more ring elements 184 formed axially spaced.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ringfeder 85 dargestellt, bei dem axial zwischen den beiden Randringen 178, 179 über den Umfang im Wesentlichen geschlossene Ringe 194 als Ringelemente 184 ausgebildet sind. Dabei sind die näherungsweise geschlossenen Ringe 194 jeweils mittels kurzer axialer Segmente 195 der elastischen Stege 180 miteinander verbunden. Folgt man ausgehend beispielsweise vom unteren Randring 179 einem elastischen Steg 180 in Axialrichtung 4 (entlang gestrichelter Linie), verläuft der elastische Steg 180 zuerst durch das axiale Segment 195, folgt dann einer T-Abzweigung 181 in Umfangsrichtung 2 nach rechts oder links, mündet dann an der nächsten T-Abzweigung 181 in ein weiteres axiales Segment 195, um dann entsprechend mäanderförmig wieder nach links oder rechts im geschlossenen Ring 194 bis zum nächsten axialen Segment 195 zu verlaufen, das in den oberen Randring 178 mündet. Bei dieser Ausführung ist das Verhältnis der Stegbreite 187 des elastischen Stegs 180 in der Tangentialebene des Federrings 85 ebenfalls mindestens Zwei- bis Dreimal so groß, wie die Blechdicke d. Durch die Ausbildung der in Umfangsrichtung 2 zumindest weitestgehend über die gesamte Umfangsrichtung 2 sich erstreckende Ringe 194, werden die axial auf den Federring 85 einwirkenden Kräfte sehr gleichmäßig über den gesamten Umfang verteilt. Die axialen Abmessungen 189 der axialen Freisparungen 186 zwischen den Ringen 194 bestimmen wiederum den maximalen Federweg des Federrings 85. Ebenso kann wieder über die Anzahl der axialen Segmente 195, bzw. über deren Abstand in Umfangsrichtung 2 die Federkennlinie designt werden. Der Federring 85 liegt mit seinem unteren Rand 177 am Axialanschlag 152 des Steckergehäuses 37 an, wie dies in 5 dargestellt ist. Ein Gegenanschlag 153 eines Metallgehäuses 81 drückt dann die Ringfeder 85 an deren oberen Rand 176 axial gegen ein Poltopf 15 (siehe 4).In 3 is a second embodiment of a ring spring 85 shown, in which axially between the two edge rings 178 . 179 essentially closed rings over the circumference 194 as ring elements 184 are formed. Here are the approximately closed rings 194 each by means of short axial segments 195 the elastic webs 180 connected with each other. For example, starting from the bottom edge ring 179 an elastic bridge 180 in the axial direction 4 (along dashed line), runs the elastic web 180 first through the axial segment 195 , then follow a T-junction 181 in the circumferential direction 2 to the right or left, then flows to the next T-junction 181 in another axial segment 195 , then correspondingly meandering again to the left or right in a closed ring 194 until the next axial segment 195 to run into the upper edge ring 178 empties. In this embodiment, the ratio of the web width 187 the elastic bridge 180 in the tangential plane of the spring ring 85 also at least two to three times as large as the sheet thickness d. By training in the circumferential direction 2 at least largely over the entire circumferential direction 2 extending rings 194 , be axial on the spring washer 85 acting forces very evenly distributed over the entire circumference. The axial dimensions 189 the axial recesses 186 between the rings 194 in turn determine the maximum spring travel of the spring ring 85 , Likewise, again about the number of axial segments 195 , or about their distance in the circumferential direction 2 the spring characteristic are designed. The spring ring 85 lies with its lower edge 177 at the axial stop 152 of the connector housing 37 like this in 5 is shown. A counter-attack 153 a metal case 81 then press the ring spring 85 at the upper edge 176 axially against a pole pot 15 (please refer 4 ).
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer fertig montierten elektrischen Maschine 10, bei der ein Stator 16 in einem Gehäuse 14 einer elektrischen Maschine 10 eingesetzt ist. Dabei weist der Stator 16 Spulenträger 36 auf, die beispielsweise als Einzelsegmente 62 separat ausgebildet sind, und mit elektrischen Wicklungen 17 bewickelt sind. Dabei dient das Gehäuse 14 als Poltopf 15, der einen magnetischen Rückschluss für die elektrischen Wicklungen 17 bildet. Der Poltopf 15 weist an seinem offenen Ende einen Flansch 32 auf, auf den weitere Bauteile aufgesetzt sind. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist der Poltopf 15 an seiner Bodenfläche 40 eine Öffnung auf, durch die eine Rotorwelle 20 hindurchragt, um ein Drehmoment der elektrischen Maschine 10 über ein Abtriebselement 64 an ein nicht dargestelltes Getriebeelement zu übertragen. An der Bodenfläche 40 ist ein erster Lagersitz 70 ausgeformt, in dem ein erstes Wälzlager 72 eingefügt ist. Der Innenring 73 des ersten Wälzlagers 72 ist dabei fest mit der Rotorwelle 20 verbunden. Somit bildet das erste Wälzlager 72 ein Festlager für den Rotor 18. Der Rotor 18 weist einen Rotorkörper 65 auf, der Permanentmagnete 68 trägt, die mit den elektrischen Wicklungen 17 zusammenwirken. Der Rotorkörper 65 besteht beispielsweise aus einzelnen, gestapelten Lamellenblechen 66, in denen Aussparungen 67 für die Permanentmagnete 68 ausgestanzt sind. Die Spulendraht-Enden 19 der Wicklungen 17 ragen in Axialrichtung 4 über die elektrischen Spulen 63 hinaus. Eine Verschaltungsplatte 22 ist axial auf den Stator 16 aufgesetzt, wobei aus einem Kunststoffkörper 21 ragende Leiterelemente 23 an Befestigungsabschnitten 25 mit dem Spulendraht der Spulen 63 verbunden sind. Dabei sind die elektrischen Verbindungen zwischen dem Spulendraht und den Befestigungsabschnitten 25 beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Vercrimpen gebildet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel weisen genau drei Leiterelemente 23 jeweils einen Anschluss-Pin 26 für die Phasen U, V und W auf. Der Kunststoffkörper 21 stützt sich in Axialrichtung 4 über angeformte Abstandshalter 42 am Stator 16 ab. Die Abstandshalter 42 der Verschaltungsplatte 22 sind an deren radial äußerem Rand angeformt. Im Ausführungsbeispiel liegen die Abstandshalter 42 an den Spulenträger-Elementen 36 an, auf die die elektrischen Wicklungen 17 gewickelt sind. Die Spulenträger-Elemente 36 sind hier als Einzelsegmente 62 für jede Spule 63 ausgebildet. Dabei ist auf den Spulenträger-Elementen 36 jeweils eine Isoliermaske 61 für die elektrische Wicklungen 17 angeordnet. Der Kunststoffkörper 21 ist ringförmig ausgebildet, so dass in seiner mittleren Ausnehmung 44 die Rotorwelle 20 des Rotors 18 hindurchragen kann. 4 shows an embodiment of a fully assembled electric machine 10 in which a stator 16 in a housing 14 an electric machine 10 is used. In this case, the stator 16 coil carrier 36 on, for example, as individual segments 62 are formed separately, and with electrical windings 17 are wound. The housing is used 14 as a pole pot 15 , which provides a magnetic inference for the electrical windings 17 forms. The pole pot 15 has a flange at its open end 32 on, are placed on the other components. In the embodiment according to 4 has the pole pot 15 on its bottom surface 40 an opening through which a rotor shaft 20 protrudes to a torque of the electric machine 10 via an output element 64 to be transmitted to an unillustrated transmission element. At the bottom surface 40 is a first camp seat 70 formed in which a first rolling bearing 72 is inserted. The inner ring 73 of the first rolling bearing 72 is fixed to the rotor shaft 20 connected. Thus, the first rolling bearing forms 72 a fixed bearing for the rotor 18 , The rotor 18 has a rotor body 65 on, the permanent magnets 68 carries that with the electrical windings 17 interact. The rotor body 65 consists, for example, of individual, stacked laminations 66 in which recesses 67 for the permanent magnets 68 punched out. The coil wire ends 19 the windings 17 protrude in the axial direction 4 over the electric coils 63 out. A circuit board 22 is axially on the stator 16 put on, taking a plastic body 21 protruding ladder elements 23 at mounting sections 25 with the coil wire of the coils 63 are connected. In this case, the electrical connections between the coil wire and the mounting portions 25 formed for example by welding, soldering or crimping. In the described embodiment have exactly three conductor elements 23 one connection pin each 26 for the phases U, V and W. The plastic body 21 supports in the axial direction 4 over molded spacers 42 at the stator 16 from. The spacers 42 the wiring board 22 are formed on the radially outer edge. In the exemplary embodiment are the spacers 42 on the coil carrier elements 36 on which the electrical windings 17 are wound. The coil carrier elements 36 are here as individual segments 62 for each coil 63 educated. It is on the coil carrier elements 36 one insulating mask each 61 for the electrical windings 17 arranged. The plastic body 21 is annular, so that in its central recess 44 the rotor shaft 20 of the rotor 18 can protrude through.
Axial oberhalb der Verschaltungsplatte 22 ist ein Lagerschild 54 angeordnet, das an seinem radial äußeren Rand mit dem Poltopf 15 mittels einer Schweißnaht 90 verschweißt ist. Das Lagerschild 54 weist einen zweiten Lagersitz 55 auf, der axial in die mittlere Ausnehmung 44 der Verschaltungsplatte 22 eingreift. Im zweiten Lagersitz 55 ist ein zweites Wälzlager 56 aufgenommen, mittels dessen die Rotorwelle 20 drehbar im Stator 16 gelagert ist. Das zweite Wälzlager 56 ist beispielsweise als Kugellager ausgebildet und stellt ein Loslager für den Rotor 18 dar. Dabei ist ein Außenring 58 des zweiten Wälzlagers 56 drehfest im zweiten Lagersitz 55 und der Innenring 57 axial verschiebbar auf der Rotorwelle 20 befestigt. Das zweite Wälzlager 56 ist dabei axial in der gleichen Ebene wie die Verschaltungsplatte 22 angeordnet, so dass die elektrische Maschine 10 in Axialrichtung 4 sehr kompakt ausgebildet ist. Das Lagerschild 54 weist im Ausführungsbeispiel einzelne radiale Stege 59 auf, zwischen denen hindurch die als Aufnahmehülsen 27 ausgebildeten Befestigungsabschnitte 25 axial nach oben ragen. In Löchern der Aufnahmehülsen 27 sind Spulendraht-Enden 19 der Spulen 63 eingefügt. Ebenso erstrecken sich die Anschluss-Pins 26 von dem Kunststoffkörper 21 durch das Lagerschild 54 hindurch, um mit entsprechenden Kontakten 30 des Anschluss-Steckers 37 verbunden werden zu können. In der Schnittdarstellung durch den Kunststoffkörper 21 sind Verbindungsabschnitte 24 verschiedener Leiterelemente 23 im Querschnitt erkennbar. Die abgeflachten Querschnitte sind sowohl bezüglich der Axialrichtung 4, als auch gegenüber der Radialrichtung 3 versetzt zueinander angeordnet. Dadurch können beispielsweise vier einzelne Leiterelemente 23 in genau zwei axialen Ebenen 8, 9 angeordnet werden. In der Schnittdarstellung sind axiale Kanäle 28 im Kunststoffkörper 21 zu sehen, die von Haltewerkzeugen für die Leiterelemente 23 im Spritzguss-Werkzeug herrühren. Die Verschaltungsplatte 22 wird zur Vibrationsdämpfung von axialen Federmitteln 246 vom Lagerschild 54 axial nach unten gegen die Spulenträger 36 gepresst. Die Federmittel 246 sind beispielsweise als axialer Federring ausgebildet, der die Rotorwelle 20 umschließt. Der Federring ist bevorzugt als Wellscheibe 250 ausgebildet, die sich axial am Lagerschild 54 und an der Verschaltungsplatte 22 abstützt. Das Federmittel 246 erzeugt eine axiale Vorspannung, die die Verschaltungsplatte 22 auch über einen großen Temperaturbereich und bei großen Schüttelbelastungen exakt positioniert hält. Der Rotor 18 ist axial gegenüber dem zweiten Wälzlager 56 mittels einer Druckfeder 86 vorgespannt. Die Druckfeder 86 – beispielsweise eine Spiralfeder 87 stützt sich einerseits am Rotorkörper 65 und andererseits am Innenring 57 des zweiten Wälzlagers 56 ab.Axial above the wiring plate 22 is a bearing shield 54 arranged at its radially outer edge with the pole pot 15 by means of a weld 90 is welded. The bearing plate 54 has a second bearing seat 55 on, the axially into the middle recess 44 the wiring board 22 intervenes. In the second camp seat 55 is a second rolling bearing 56 received, by means of which the rotor shaft 20 rotatable in the stator 16 is stored. The second rolling bearing 56 is designed for example as a ball bearing and provides a floating bearing for the rotor 18 This is an outer ring 58 of the second rolling bearing 56 rotatably in the second bearing seat 55 and the inner ring 57 axially displaceable on the rotor shaft 20 attached. The second rolling bearing 56 is axially in the same plane as the wiring plate 22 arranged so that the electric machine 10 in the axial direction 4 is very compact. The bearing plate 54 has in the exemplary embodiment individual radial webs 59 on, between which the as receiving sleeves 27 trained attachment sections 25 protrude axially upwards. In holes of the receiving sleeves 27 are coil wire ends 19 the coils 63 inserted. Likewise, the connection pins extend 26 from the plastic body 21 through the bearing plate 54 through to with appropriate contacts 30 of the connection plug 37 to be connected. In the sectional view through the plastic body 21 are connecting sections 24 different conductor elements 23 recognizable in cross section. The flattened cross sections are both with respect to the axial direction 4 , as well as with respect to the radial direction 3 staggered to each other. As a result, for example, four individual conductor elements 23 in exactly two axial planes 8th . 9 to be ordered. In the sectional view are axial channels 28 in the plastic body 21 to see the holding tools for the ladder elements 23 in the injection molding tool. The wiring board 22 is used for vibration damping of axial spring means 246 from the end shield 54 axially down against the bobbins 36 pressed. The spring means 246 For example, are formed as an axial spring ring, which is the rotor shaft 20 encloses. The spring ring is preferred as a wave washer 250 formed, which are axially on the bearing plate 54 and on the wiring plate 22 supported. The spring means 246 generates an axial preload, which is the wiring plate 22 also keeps a high position over a wide temperature range and with large shaking loads. The rotor 18 is axially opposite the second rolling bearing 56 by means of a compression spring 86 biased. The compression spring 86 - For example, a coil spring 87 supported on the one hand on the rotor body 65 and on the other hand on the inner ring 57 of the second rolling bearing 56 from.
Axial oberhalb des Lagerschildes 54 ist ein Steckergehäuse 33 angeordnet, an dem ein nicht näher dargestellter äußerer Anschluss-Stecker 37 zur Stromversorgung der elektrischen Maschine 10 angeformt ist. Am Steckergehäuse 33 sind an dessen Innenseite 29 die elektrischen Kontakte 30 angeordnet, die mit den Anschluss-Pins 26 der Verschaltungsplatte 22 verbunden sind. Die Verschaltungsplatte 22 ist sowohl mit den Spulendraht-Enden 19 als auch mit den elektrischen Kontakten 30 des Anschluss-Steckers 37 verbunden ist. Beispielsweise erstrecken sich die elektrischen Kontakte 30 als Kontaktlaschen 34 axial nach unten, so dass sie unmittelbar benachbart zu den Anschluss-Pins 26 angeordnet sind und dann beispielsweise miteinander verschweißt werden. Um die korrekte Lage der Anschluss-Pins 26 in Umfangsrichtung 2 zu gewährleisten, weist die Verschaltungsplatte 22 gegenüber dem Stator 16 und/oder gegenüber dem Lagerschild 54 Positionierungselemente auf, die mit entsprechenden Gegenelementen zusammenwirken. Ebenso ist das Steckergehäuse 33 gegenüber dem Lagerschild 54 mittels einer Drehsicherung 102, 103 positioniert. Im Steckergehäuse 33 ist ein Sensorelement 74 befestigt, das mit einem Signalgeber 75 auf der Rotorwelle 20 zusammenwirkt, um deren Rotorlage zu erfassen. Dazu wird nach der Montage des Lagerschilds 54 ein Magnethalter 78 am freien Ende 80 der Rotorwelle 20 befestigt, der einen Sensormagnet 76 aufnimmt. Dessen rotierendes Magnetfeld wird vom Sensorelement 74 erfasst, das als hochauflösender Magnetfeldsensor 77 ausgebildet ist. Axial über das Steckergehäuse 33 ist ein Metalldeckel 81 gefügt, der am Flansch 32 des Poltopfes 15 mittels einer Schweißnaht 154 dicht festgeschweißt ist. Sowohl das Steckergehäuse 33 als auch der Metalldeckel 81 weisen jeweils eine kreisförmige Umfangswand 82, 83 auf, die radial nebeneinander angeordnet sind. Zwischen dem Steckergehäuse 33 und der Innenseite 156 des Metalldeckels 81 ist ein Radialdichtring 84 eingepresst, der die elektrische Maschine 10 zum Anschluss-Stecker 37 hin abdichtet. Des Weiteren ist zwischen dem Steckergehäuse 33 und dem Metalldeckel 81 der axiale Federring 85 angeordnet, der das Steckergehäuse 33 axial gegen den Flansch 32 des Poltopfes 15 presst. Der Federring 85 liegt axial einerseits an einem Gegenanschlag 153 des Metalldeckels 81 und andererseits an einem Axialanschlag 152 des Steckergehäuses 33 an.Axial above the end shield 54 is a plug housing 33 arranged on which an unspecified outer connector plug 37 for powering the electrical machine 10 is formed. On the connector housing 33 are on the inside 29 the electrical contacts 30 arranged with the connection pins 26 the wiring board 22 are connected. The wiring board 22 is with both the coil wire ends 19 as well as with the electrical contacts 30 of the connection plug 37 connected is. For example, the electrical contacts extend 30 as contact tabs 34 axially down so that they are immediately adjacent to the connection pins 26 are arranged and then welded together, for example. To the correct location of the connection pins 26 in the circumferential direction 2 ensure the wiring plate 22 opposite the stator 16 and / or opposite the end shield 54 Positioning elements which interact with corresponding counter-elements. Likewise, the connector housing 33 opposite the end shield 54 by means of a rotation lock 102 . 103 positioned. In the connector housing 33 is a sensor element 74 attached, that with a signaler 75 on the rotor shaft 20 cooperates to detect their rotor position. This is done after mounting the end shield 54 a magnet holder 78 at the free end 80 the rotor shaft 20 attached, the one sensor magnet 76 receives. Its rotating magnetic field is from the sensor element 74 recorded as a high-resolution magnetic field sensor 77 is trained. Axial over the connector housing 33 is a metal lid 81 joined, at the flange 32 of the pole pot 15 by means of a weld 154 is tightly welded. Both the connector housing 33 as well as the metal lid 81 each have a circular peripheral wall 82 . 83 on, which are arranged radially side by side. Between the connector housing 33 and the inside 156 of the metal lid 81 is a radial seal 84 pressed in, the electric machine 10 to the connection plug 37 seals off. Furthermore, between the connector housing 33 and the metal lid 81 the axial spring washer 85 arranged, which the plug housing 33 axially against the flange 32 of the pole pot 15 pressed. The spring ring 85 lies axially on the one hand on a counter-stop 153 of the metal lid 81 and on the other hand at an axial stop 152 of the connector housing 33 at.
5 zeigt die elektrische Maschine 10, bei der das Steckergehäuse 33 auf den Poltopf 15 aufgesetzt ist, bevor der Metalldeckel 81 über das Steckergehäuse 33 gefügt wird. Das Steckergehäuse 33 weist an seinem offenen Ende zum Poltopf 15 hin einen über den gesamten Umfang geschlossenen Rand 140 auf. Von dem unteren Rand 140 des Steckergehäuses 33, der sich am Poltopf 15 axial abstützt, erstreckt sich in Axialrichtung 4 die Umfangswand 83, in der radiale Fenster 110 für den Eingriff von Schweiß-Werkzeugen ausgeformt sind. Beispielsweise wird hier ein Massekontakt 95 des Lagerschildes 54 mit einem freien Kondensatoranschluss 134 eines im Steckergehäuse 33 befestigten Kondensators durch das Fenster 110 hindurch verschweißt. In Umfangsrichtung 2 benachbart sind weitere radiale Fenster 110 angeordnet, durch die hindurch mittels der Schweiß-Werkzeuge die Anschluss-Pins 26 mit den Kontaktlaschen 34 des Steckergehäuses 33 verschweißt werden. Die Anschluss-Pins 26 erstrecken sich in Axialrichtung 4 parallel zu den Kontaktlaschen 34. Dabei überlappen diese in Axialrichtung 4 und liegen bzgl. der Umfangsrichtung 2 aneinander an. Während des Schweißvorgangs wird das Steckergehäuse 33 von einer Montagevorrichtung axial gegen den Poltopf 15 gedrückt. Dabei werden bei dieser Ausführung die Schweißverbindungen zwischen den Anschluss-Pins 26 und den Kontaktlaschen 34 ebenso wie die Schweißverbindung zwischen dem Massekontakt 95 des Lagerschilds 54 und dem freien Kondensatoranschluss 134 bevorzugt mittels Widerstandsschweißen ausgebildet. Anstelle des freien zweiten Kondensator-Anschlusses 134 kann alternativ auch eine separate Kontaktfeder oder ein integrierter Federarm an einem zweiten Kontaktelement für den Kondensator ausgebildet sein, so dass die Schweißverbindung und das erste Fenster 110 für den freien Kondensator-Anschluss 134 entfällt. Hingegen wird dann der Massekontakt 95 direkt beim axialen Aufsetzen des Steckergehäuses 33 auf den Poltopf 15 durch die federnde Kontaktierung mit dem Lagerschild 54 herstellt. Bei dieser Ausführung weist dann das Steckergehäuse 33 insgesamt nur genau drei Fenster 110 für die U, V, W -Verschweißung auf. 5 shows the electric machine 10 in which the connector housing 33 on the pole pot 15 is attached before the metal lid 81 over the connector housing 33 is added. The connector housing 33 indicates the pole pot at its open end 15 towards a closed edge over the entire circumference 140 on. From the bottom edge 140 of the connector housing 33 standing at the pole pot 15 axially supported, extending in the axial direction 4 the peripheral wall 83 , in the radial window 110 are designed for the intervention of welding tools. For example, here is a ground contact 95 of the end shield 54 with a free capacitor connection 134 one in the connector housing 33 attached capacitor through the window 110 welded through. In the circumferential direction 2 adjacent are more radial windows 110 arranged, through which by means of the welding tools, the connection pins 26 with the contact tabs 34 of the connector housing 33 be welded. The connection pins 26 extend in the axial direction 4 parallel to the contact tabs 34 , They overlap in the axial direction 4 and lie with respect to the circumferential direction 2 to each other. During the welding process, the connector housing 33 from a mounting device axially against the pole pot 15 pressed. In this case, in this embodiment, the welded joints between the connection pins 26 and the contact tabs 34 as well as the welded connection between the ground contact 95 of the end shield 54 and the free capacitor connection 134 preferably formed by resistance welding. Instead of the free second capacitor connection 134 Alternatively, a separate contact spring or an integrated spring arm may be formed on a second contact element for the capacitor, so that the welded joint and the first window 110 for the free capacitor connection 134 eliminated. On the other hand, then the ground contact 95 directly on the axial placement of the connector housing 33 on the pole pot 15 by the resilient contact with the bearing plate 54 manufactures. In this embodiment, then the connector housing 33 altogether only exactly three windows 110 for the U, V, W weld-on.
Die Umfangswand 83 des Steckergehäuses 33 weist hier im axialen Bereich der radialen Fenster 110 einen radialen Versatz 146 auf, um einen ringförmigen axialen Bund 144 für den Dichtring 84 auszubilden. Der Dichtring 84 ist in 4 axial auf diesen ringförmigen Bund 144 aufgesetzt, so dass er über den gesamten Umfang radial an einer zylinderförmigen radialen Dichtfläche 148 der Umfangswand 83 anliegt. Axial oberhalb der radialen Dichtfläche 148 geht die Umfangswand 83 in eine axiale Deckelwand 117 des Steckergehäuses 33 über, an der der Anschluss-Stecker 37 angeformt ist. The peripheral wall 83 of the connector housing 33 points here in the axial region of the radial window 110 a radial offset 146 on to an annular axial collar 144 for the sealing ring 84 train. The sealing ring 84 is in 4 axially on this annular collar 144 placed so that it over the entire circumference radially to a cylindrical radial sealing surface 148 the peripheral wall 83 is applied. Axial above the radial sealing surface 148 go the peripheral wall 83 in an axial cover wall 117 of the connector housing 33 over, at which the connection plug 37 is formed.
Dabei ist ein runder Sockel 127 an der Deckelwand 117 ausgebildet, auf dem der Anschluss-Stecker 37 mit seinen Durchführungen für Stecker-Pins 41, 43 (siehe 4) angeformt ist. Der Übergang von der oberen Deckelwand 117 des Steckergehäuses 33 zum Anschluss-Stecker 37 liegt dabei radial vollständig innerhalb der radialen Dichtfläche 148. Der Anschluss-Stecker 37 ragt durch eine Aussparung 39 an der axial oberen Seite aus dem Metalldeckel 81 heraus. In dieser Ausführung sind dann die Strom-Pins 43 und Sensor-Pins 41 in Radialrichtung 3 abgewinkelt, so dass ein korrespondierender Kundenstecker in Radialrichtung 3 in einen Steckerkragen 132 des Anschluss-Steckers 37 einschiebbar ist. Dabei ragt der Anschluss-Stecker 37 mit dem Steckerkragen 132 in Radialrichtung 3 nicht über die kreisförmige Aussparung 39 im Metalldeckel 81 hinaus. In einer alternativen Ausführung können sich die Strom-Pins 43 und Sensor-Pins 41 mit dem Steckerkragen 132 auch axial erstrecken, so dass der entsprechende Kundenstecker in Axialrichtung 4 von oben auf den Steckerkragen 132 geschoben werden kann. An dem ringförmigen, geschlossenen Rand 140 ist ein axialer Anschlag 152 an der Außenseite des Steckergehäuses 33 angeformt, an dem sich die ringförmige axiale Feder 85 abstützen kann. Die axiale Feder 85 ist axial auf das Steckergehäuse 33 bis zum Axialanschlag 152 gefügt. Am Rand 140 sind im Ausführungsbeispiel axial verlaufende Rippen 141 angeformt, mittels derer der Metalldeckel 81 bei dessen Aufschieben zentriert wird. In einer Variation der Ausführung können die Fenster 110 auch nach unten axial offen ausgebildet sein. Dabei ist der Rand 140 über den Umfang nicht mehr geschlossen ausgebildet, sondern weist im Bereich der Fenster 110 Unterbrechungen auf. Somit stützt sich das Steckergehäuse 33 in diesen Bereichen nur mit axialen Stegen zwischen den Fenstern 110 am Polgehäuse 15 ab.It is a round base 127 on the top wall 117 formed on which the connection plug 37 with its bushings for plug pins 41 . 43 (please refer 4 ) is formed. The transition from the upper lid wall 117 of the connector housing 33 to the connection plug 37 lies radially completely within the radial sealing surface 148 , The connection plug 37 protrudes through a recess 39 on the axially upper side of the metal lid 81 out. In this embodiment, then the current pins 43 and sensor pins 41 in the radial direction 3 Angled so that a corresponding customer plug in the radial direction 3 in a plug collar 132 of the connection plug 37 is insertable. The connection plug protrudes 37 with the plug collar 132 in the radial direction 3 not over the circular recess 39 in the metal lid 81 out. In an alternative embodiment, the power pins may be 43 and sensor pins 41 with the plug collar 132 extend axially, so that the corresponding customer plug in the axial direction 4 from the top on the plug collar 132 can be pushed. At the annular, closed edge 140 is an axial stop 152 on the outside of the connector housing 33 formed on which the annular axial spring 85 can support. The axial spring 85 is axially on the connector housing 33 to the axial stop 152 together. At the edge 140 are axially extending ribs in the embodiment 141 molded, by means of which the metal lid 81 is centered at its postponement. In a variation of the execution, the windows can 110 also be formed axially open downwards. This is the edge 140 no longer formed closed over the circumference, but points in the area of the windows 110 Interruptions. Thus, the connector housing is supported 33 in these areas only with axial webs between the windows 110 at the pole housing 15 from.
In 5 ist als ringförmige axiale Feder 85 eine Rohrfeder 185 auf das Steckergehäuse 33 aufgesetzt, die prinzipiell die gleiche Form aufweist, wie die Ausführung des Federrings 85 in 3. Jedoch ist bei der Ausführung gemäß 5 darauf verzichtet worden, das Blechband 175 nach dem ringförmigen Umbiegen an der Nahtstelle zusammenzuschweißen. Dadurch bleibt an der Nahtstelle ein durchgängiger axialer Spalt 198. Der Verzicht auf eine axiale Schweißnaht 192 beeinträchtigt die axiale Federwirkung der Rohrfeder 185 nur unwesentlich und spart Kosten. Die radiale Führung der Rohrfeder 185 erfolgt über die Umfangswand 83 des Steckergehäuses 33 und der radial gegenüberliegenden Innenseite 156 des Metalldeckels 81. Dazu können an diese axiale Führungsrippen 141 angeformt werden.In 5 is as an annular axial spring 85 a bourdon tube 185 on the connector housing 33 attached, which in principle has the same shape as the design of the spring ring 85 in 3 , However, according to the embodiment 5 it has been dispensed with, the sheet metal strip 175 weld together after the annular bending at the seam. This leaves a continuous axial gap at the seam 198 , The abandonment of an axial weld 192 affects the axial spring action of the Bourdon tube 185 only insignificant and saves costs. The radial guidance of the Bourdon tube 185 takes place via the peripheral wall 83 of the connector housing 33 and the radially opposite inner side 156 of the metal lid 81 , These can be to this axial guide ribs 141 be formed.
Wie in 6 ersichtlich, wird dann über das Steckergehäuse 33 der Metalldeckel 81 axial montiert, so dass dessen zylindrische Metallwand 82 die radialen Fenster 110 überdeckt. Dabei dichtet der Dichtring 84 die radiale Dichtfläche 148 des Steckergehäuses 33 gegenüber der radialen Innenseite 156 des Metalldeckels 81 ab. Eine ringförmige Deckelfläche 158 des Metalldeckels 81, die eine Umrandung 159 der Aussparung 39 bildet, überdeckt die Ringdichtung 84 in Axialrichtung 4 vollständig. Die Umrandung 159 liegt radial an einer radialen Seitenfläche 137 des Sockels 127 an, so dass die Ringdichtung 84 vor einem direkten Flüssigkeitsstrahl geschützt ist. Bei der Montage des Metalldeckels 81 wird dieser gegen die axiale Federkraft der Axialfeder 85 axial gegen den Flansch 32 des Polgehäuses 15 gepresst und mit einer Schweißnaht 154 über den gesamten Umfang am Flansch 32 verschweißt. Die Ringfeder 85 liegt einerseits axial am Axialanschlag 152 des Steckergehäuses 33, und andererseits an einem axialen Gegenanschlag 153 des Metallgehäuses 81 an. Dazu ist in der zylindrischen Metallwand 82 des Metalldeckels 81 eine radiale Stufe 160 ausgeformt, die einen ringförmigen axialen Bund als axialen Gegenanschlag 153 bildet.As in 6 can be seen, then on the connector housing 33 the metal lid 81 axially mounted so that its cylindrical metal wall 82 the radial windows 110 covered. It seals the sealing ring 84 the radial sealing surface 148 of the connector housing 33 opposite the radial inside 156 of the metal lid 81 from. An annular lid surface 158 of the metal lid 81 that a border 159 the recess 39 forms, covers the ring seal 84 in the axial direction 4 Completely. The border 159 lies radially on a radial side surface 137 of the pedestal 127 so that the ring seal 84 is protected from a direct jet of liquid. When mounting the metal lid 81 this is against the axial spring force of the axial spring 85 axially against the flange 32 of the pole housing 15 pressed and with a weld 154 over the entire circumference at the flange 32 welded. The ring spring 85 on the one hand lies axially on the axial stop 152 of the connector housing 33 , and on the other hand at an axial counter-stop 153 of the metal housing 81 at. This is in the cylindrical metal wall 82 of the metal lid 81 a radial step 160 formed, the an annular axial collar as an axial counter-stop 153 forms.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren der elektrischen Maschine 10 wird zuerst der Stator 16 in den Poltopf 15 eingesetzt. Dazu werden die als Einzelsegmente 62 ausgebildeten Spulenträger 36 mit einer Isolationsmaske 61 bestückt und mit elektrischen Wicklungen 17 bewickelt, bevor diese in das Polgehäuse 15 eingesetzt werden. Danach wird der Rotor 18 axial in den Poltopf 15 eingefügt, so dass die Rotorwelle 20 fest in das erste Wälzlager 72 eingepresst wird. Danach wird die Verschaltungsplatte 22 axial auf den Spulen 63 angeordnet und mit dem Spulendraht elektrisch kontaktiert, bevorzugt verschweißt. Danach wird die Druckfeder 86 axial auf den Rotorkörper 65 gefügt, wobei bei der Montage der Verschaltungsplatte 22 der Innenring 57 die Druckfeder 86 axial vorspannt. Gleichzeitig drücken die Federlaschen 46 des Lagerschilds 54 axial gegen die Verschaltungsplatte 22, so dass auch diese axial verspannt ist. Unter dieser Vorspannung wird das Lagerschild 54 an dessen radial äußeren Enden mit dem Poltopf 15 verschweißt. Dabei greift die erste Zentrierlasche des Lagerschilds 54 in entsprechende Gegenelemente der Verschaltungsplatte 22. Nach dem Festschweißen des Lagerschilds 54 ist der Rotor 18 zuverlässig radial und axial schwingungsgedämpft im Poltopf 15 gelagert. In diesem Zustand stehen die Anschluss-Pins 26 und die zweiten Zentrierlasche axial nach oben ab, so dass das Steckergehäuse 33 mit seinem Gegenelement axial auf die Zentrierlasche gefügt werden kann. Dabei liegt das Steckergehäuse 33 axial am Flansch 32 des Poltopfes 15 an. Durch die radialen Fenstern 110 im Steckergehäuse 33 werden die Anschluss-Pins 26 mit den elektrischen Kontakten 30 des Steckergehäuses 33 verschweißt. Ebenso kann optional der Entstörkondensator des Steckergehäuses 33 mit dem Massekontakt 95 verschweißt werden. Der Dichtring 84 wird dann auf die radiale Dichtfläche 148 des Steckergehäuses 33 gefügt. Bei der Montage des Metalldeckels 81 wird die Ringdichtung 84 zwischen dem Metalldeckel 81 und dem Steckergehäuse 33 eingepresst, wobei zumindest eine Radialdichtung und gegebenenfalls auch eine Axialdichtung ausgebildet wird. Dadurch ist der nach axial oben abstehende Anschluss-Stecker 37 über seinen Sockel 127 zuverlässig gegenüber der Umrandung 159 der Aussparung 39 im Metallgehäuse 81 abgedichtet. Um unterschiedliche Materialausdehnungen der einzelnen Bauteile über einen großen Temperaturbereich auszugleichen, wird zwischen dem Metalldeckel 81 und dem Steckergehäuse 33 der axiale Federring 85 vorgespannt, der das Steckergehäuse 33 axial gegen den Poltopf 15 presst. Der Federring 85 wird dabei mit geringem radialem Spiel zwischen der Innenwand 156 des Metalldeckels 81 und der Umfangswand 83 des Steckergehäuses 33 eingefügt. Der Metalldeckel 81 wird dabei gegen den Flansch 32 gepresst und über den gesamten Umfang dicht an den Poltopf 15 angeschweißt. In the inventive manufacturing method of the electric machine 10 first becomes the stator 16 in the pole pot 15 used. These are as individual segments 62 trained coil carrier 36 with an isolation mask 61 equipped and with electrical windings 17 wrapped before this in the pole housing 15 be used. Then the rotor becomes 18 axially in the pole pot 15 inserted so that the rotor shaft 20 firmly in the first rolling bearing 72 is pressed. Thereafter, the wiring board 22 axially on the coils 63 arranged and electrically contacted with the coil wire, preferably welded. After that, the compression spring 86 axially on the rotor body 65 joined, during assembly of the wiring board 22 the inner ring 57 the compression spring 86 axially biased. At the same time press the spring tabs 46 of the end shield 54 axially against the wiring plate 22 , so that this is also axially clamped. Under this bias, the bearing plate 54 at its radially outer ends with the pole pot 15 welded. The first centering lug of the end shield engages 54 in corresponding counter-elements of the wiring board 22 , After welding the end shield 54 is the rotor 18 reliable radial and axial vibration damping in the pole pot 15 stored. In this state are the connection pins 26 and the second centering tab axially upwards, so that the connector housing 33 can be joined axially with its counter element on the centering tab. This is the connector housing 33 axially on the flange 32 of the pole pot 15 at. Through the radial windows 110 in the connector housing 33 become the connection pins 26 with the electrical contacts 30 of the connector housing 33 welded. Likewise, optionally, the suppression capacitor of the connector housing 33 with the ground contact 95 be welded. The sealing ring 84 is then on the radial sealing surface 148 of the connector housing 33 together. When mounting the metal lid 81 becomes the ring seal 84 between the metal lid 81 and the connector housing 33 pressed, wherein at least one radial seal and optionally also an axial seal is formed. As a result, the connection plug protruding axially upwards 37 over his pedestal 127 reliable against the border 159 the recess 39 in the metal case 81 sealed. To compensate for different material expansions of the individual components over a wide temperature range, is between the metal lid 81 and the connector housing 33 the axial spring washer 85 biased, the connector housing 33 axially against the pole pot 15 pressed. The spring ring 85 is doing with little radial play between the inner wall 156 of the metal lid 81 and the peripheral wall 83 of the connector housing 33 inserted. The metal lid 81 is doing against the flange 32 pressed and over the entire circumference close to the pole pot 15 welded.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die Anzahl, die konkrete Ausformung und Anordnung der elastischen Stege 180, der Abzweigungen 181 und der abzweigenden Federelemente 182 beziehungsweise der Ringelemente 184 entsprechend der geforderten Federkennlinie und dem zur Verfügung stehenden Einbauraum variiert werden. Optional können dabei die Ringelemente 184 als in Umfangsrichtung 2 durchgängige Ringe oder nur als Ringsegmente über einen bestimmten Winkelbereich ausgebildet sein, zwischen denen Freisparungen 183 in Umfangsrichtung 2 ausgeschnitten sind. Die Rohrfeder 185 kann auch zwischen anderen zylindrischen Gehäuseteilen eingespannt werden, um eine axiale Anpressung zu erzeugen. Alternativ kann für die elektrische Maschine 10 auch eine andere Ausführung der ringförmigen axialen Feder 85 verwendet werden, die beispielsweise als eine Wellfeder mit einem radial dünnen Federband ausgebildet ist. Als weitere Möglichkeit ist die Axialfeder 85 als Spiralfeder ausgebildet, die radial zwischen dem Metallgehäuse 81 und der Umfangswand 83 des Steckergehäuses 33 angeordnet ist. Die elektrische Maschine 10 findet vorzugsweise Anwendung in einer Getriebe-Antriebseinheit als Motorraumsteller im Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Verstellung von beweglichen Teilen, beispielsweise einer elektronischen Kupplung, oder Betreiben von Pumpen im Motorraum, ist jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt.It should be noted that, with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a variety of possible combinations of the individual features are possible with one another. For example, the number, the concrete shape and arrangement of the elastic webs 180 , the branches 181 and the branching spring elements 182 or the ring elements 184 be varied according to the required spring characteristic and the available installation space. Optionally, the ring elements can 184 as in the circumferential direction 2 continuous rings or only be designed as ring segments over a certain angular range, between which recesses 183 in the circumferential direction 2 are cut out. The Bourdon tube 185 can also be clamped between other cylindrical housing parts to produce an axial contact pressure. Alternatively, for the electric machine 10 also another embodiment of the annular axial spring 85 used, which is formed for example as a corrugated spring with a radially thin spring band. Another option is the axial spring 85 formed as a spiral spring, which is radially between the metal housing 81 and the peripheral wall 83 of the connector housing 33 is arranged. The electric machine 10 is preferably used in a transmission drive unit as an engine compartment actuator in the motor vehicle, for example for the adjustment of moving parts, such as an electronic clutch, or operating pumps in the engine compartment, but is not limited to such applications.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102011084763 A1 [0002] DE 102011084763 A1 [0002]
