DE19733884A1

DE19733884A1 - Ankerwellen-Halterungsstruktur zur Verwendung in einem Elektromotor

Info

Publication number: DE19733884A1
Application number: DE19733884A
Authority: DE
Inventors: Masato Iwata
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1998-02-12
Also published as: ITRM970464A1; IT1294212B1; JPH1056753A; US5977673A; CA2211488A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor in der Elektronik an Bord eines Fahrzeuges, und insbesondere eine Halterungsstruktur für die Ankerwelle des Motors zur Verwen dung in dem Motor.

Wenn eine Ankerwelle drehbar durch ein Lager auf einem Joch oder einer Halterung in dieser Art von Motor gehaltert ist, müssen axiale und radiale Verschiebungen des Lagers begrenzt werden. Insbesondere in einem Motor zum Antreiben eines Kol bens, welcher in einer Antiblockier-Bremsvorrichtung verwen det wird, bei der eine radiale Belastung auf seine Ankerwelle wirken kann, sollte der Beschränkung der radialen Bewegung des Lagers Beachtung geschenkt werden. Wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-184344 offenbart, werden Nuten vorgesehen, wo der Außenring der Lager und das Gehäuse der Lager installiert sind, und Harz wird in die Nu ten eingebracht, um die axialen und radialen Bewegungen der Lager zu beschränken. Bei diesem Verfahren jedoch muß das Harz eine hinreichende Beständigkeit aufweisen. Nach einer langen Betriebszeitspanne altert das Harz und versetzt da durch die Lager in einen Zustand losen Eingriffs. Weiterhin ist ein zusätzlicher Herstellungsschritt zum Einsetzen des Harzes in die Nuten erforderlich, welcher die Produktionsef fizienz erniedrigt.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat herausgefunden, daß das Problem der axialen und radialen Verschiebungen einer Ankerwelle durch Preßsitz-Einpassung der Ankerwelle in den Innenring des Lagers, wobei der Außenring des Lager in das Joch und die Halterung mit einem Preßsitz eingepaßt ist, ge löst wird.

Wie in Fig. 10 gezeigt, verwenden einige Motoren ein zylin drisches Joch 2, welches an einem Ende geöffnet und am ande ren Ende geschlossen ist, und Haltebolzen 16 sind von der Seite des geschlossenen Endes des Jochs 2a eingeschraubt, um das Joch 2 an einer Halterung 3 anzubringen. Der Außenring 9b des Lagers 9 ist mit Preßsitz in das Joch 2 eingepaßt, wäh rend eine Ankerwelle 4 mit Preßsitz in den Innenring 9a des Lagers 9 eingepaßt ist. Diese Anordnung leidet unter dem fol genden Problem.

Wenn der Außenring 9b des Lagers 9 in ein Lagergehäuse 2b, das am geschlossenen Ende 2a des Jochs 2 gebildet ist, mit Preßsitz eingepaßt ist, kann eine Spannung oberhalb eines zu lässigen Grades radial an das Lager 9 angelegt werden. Da das Lager 9 ein Kugellager ist, kann es unter solch einer radia len Spannung beschädigt werden und mit einer Fehlfunktion be ginnen. Aus diesem Grund muß die Preßsitz-Belastung auf den Außenring 9b, P1, kleiner als die zulässige radiale Bela stung, PR, sein (somit P1 < PR). Da die Dimensionen des La gergehäuses 2b innerhalb einer Nenntoleranz variieren, ist die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b von Produkt zu Produkt innerhalb eines Bereichs unterhalb der zulässigen ra dialen Belastung PR verschieden. Wenn der Außenring 9b mit Preßsitz eingepaßt ist, verbleibt er anstoßend am geschlosse nen Ende 2c des Lagergehäuses 2b (siehe Fig. 12).

Dann wird die Ankerwelle 4 mit Preßsitz in den Innenring 9a des Lagers 9, das bereits im Lagergehäuse 2b mit Preßsitz eingepaßt ist, mit Preßsitz eingepaßt, und zwar unter Verwen dung einer Einspannvorrichtung E, die von dem geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses einsetzbar ist, wie in Fig. 11 ge zeigt. Falls die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a grö ßer als die zulässige axiale Belastung PA des Lagers 9 ist, wirkt eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Bela stung PA auf das Lager 9, wenn das geöffnete Ende des Jochs 2 gegen die Halterung 3 stößt, und das Lager 9 kann beschädigt werden. Die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a muß klei ner eingestellt werden als die zulässige axiale Belastung PA (P2 < PA).

Aus der obigen Diskussion leidet der Zusammenbau des Innen- und Außenrings 9a, 9b des Lagers 9, des Jochs 2 und der An kerwelle 4 in ihrem zusammengebauten Zustand unter Variatio nen in der Beziehung der Design-Parameter, und zwar folgen dermaßen.

a) Preßsitz-Belastung des Innenrings < Preßsitz-Belastung des Außenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P2 < P1 < PP < PA);
b) Preßsitz-Belastung des Außenrings < Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P1 < P2 < PP < PA);
c) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < Preßsitz-Belastung des Außenrings < zulässige axiale Belastung (P2 < PP < P1 < PA);
d) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < zulässige axiale Belastung < Preß sitz-Belastung des Außenrings (P2 < PP < PA < P1).

Die konstante Druckbelastung PP einer Pressung oder einer Einspannvorrichtung bedeutet eine Belastungsgrenze, welche bei der Preßsitz-Einpassung des Innenrings 9a des Lagers 9 involviert ist, und ist größer eingestellt als die Preßsitz-Be lastung P2 des Innenrings 9a, aber kleiner als die zulässi ge axiale Belastung PA des Lagers (somit P2 < PP < PA).

In a) und b) der obigen Fälle a)-d) ist die Preßsitz-Be lastung P1 des Außenrings 9b kleiner als die konstante Druckbelastung PP der Pressung (P1 < PP). Jetzt wird der In nenring 9a um die Ankerwelle 4 mit Preßsitz eingepaßt. Wenn der Innenring 9a weiter gepreßt wird, sogar nachdem das offe ne Ende des Jochs 2 gegen die Halterung 3 stößt, bewegt sich der Außenring 9b zusammen mit dem Innenring 9a zum offenen Ende des Jochs, da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b kleiner als die konstante Druckbelastung PP ist. Diese Be wegung wird durch einen Stufenabschnitt 4b gestoppt, der auf der Ankerwelle 4 gebildet ist, wenn der Innenring 9a ihn be rührt, und somit stoppt das Pressen des Innenrings 9a durch die Einspannvorrichtung E, wenn die konstante Druckbelastung PP der Pressung erreicht ist. Ein Spalt S wird zwischen dem geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses 2 und dem Außenring 9b belassen, da das Lager 9 zum offenen Ende des Jochs 2 (siehe Fig. 13(X)) verschoben wird.

Wenn die Haltebolzen 16 mit einem konstant gesteuerten Drehmoment festgezogen werden, um das Joch an der Halterung 3 zu befestigen, wird das Joch 2 deformiert, so daß es in axia ler Länge verkürzt wird. Die Deformationsgröße D kann größer als der Spalt S sein (D < S). Falls dies der Fall ist, wird der Außenring 9b des Lagers 9 zum offenen Ende des Jochs durch das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses gezwängt, obwohl der Innenring 9a bereits in Kontakt mit dem Stufenab schnitt 4b ist und nicht in der Lage ist, sich zu bewegen. Eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA kann zwischen dem Innenring 9a und dem Außenring 9b wirken, so daß das Lager 9 möglicherweise zerbricht (siehe Fig. 13(Y)).

In den Fällen c) und d) ist die Preßsitz-Belastung P1 des Au ßenrings 9b größer als die konstante Druckbelastung PP der Pressung (P1 < PP). Bei der Preßsitz-Einpassung des Innen rings 9a um die Ankerwelle kann der Innenring 9a weiter ge preßt werden, nachdem das offene Ende des Jochs 2 an die Hal terung 3 stößt. Da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b größer als die konstante Druckbelastung PP der Pressung ist, bleibt der Außenring 9b ruhig, und somit bewegt sich we der der Innenring 9a noch der Außenring 9b. Wenn die konstan te Druckbelastung PP erreicht wird, wird das Pressen des In nenrings 9a durch die Einspannvorrichtung E gestoppt. Der Spalt S wird zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenab schnitt 4b der Ankerwelle 4 belassen (siehe Fig. 14(X)).

Wenn die Haltebolzen 16 durch ein konstant gesteuertes Drehmoment befestigt werden, um das Joch an der Halterung 3 zu befestigen, wird das Joch 2 deformiert, um in seiner axia len Länge verkürzt zu werden. Der Außenring 9b des Lagers 9 wird zum offenen Ende des Jochs durch das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses gezwängt, und somit werden sowohl der Innenring 9a als auch der Außenring 9b zum offenen Ende des Jochs bewegt. Falls die Deformation des Jochs 2 größer als der Spalt ist (D < S), würde der Außenring 9b durch das ge schlossene Ende 2c des Lagergehäuses zum offenen Ende des Jochs gezwängt, sogar nachdem der Innenring 9a in Berührung steht und dann beschränkt wird durch den Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle 4. Daraus resultierend kann eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA zwischen dem In nenring 9a und dem Außenring 9b wirken, was das Lager 9 mög licherweise zerreißt (siehe Fig. 14(Y)).

In jeglichem der Fälle a) bis d) gibt es eine Möglichkeit, daß eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA des Lagers wirkt, wenn die Haltebolzen befestigt werden. Um dieses Problem zu lösen, wird, nachdem der Außenring in das Lagergehäuse mit Preßsitz eingepaßt ist, die Seite des Außenrings des Lagers zum offenen Ende des Jochs mit dem Joch über eine Einstemmung oder Verstemmung befestigt, wobei bei spielsweise der Außenring gegen das geschlossene Ende des La gergehäuses stößt, so daß der Außenring sich nicht während der Preßsitzeinpassung des Innenrings um die Ankerwelle be wegt. Bei diesem Verfahren jedoch ist ein zusätzlicher Her stellungsschritt des Einstemmens erforderlich, was die Pro duktionseffizienz erniedrigt.

Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das obige Problem zu lösen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 gelöst, also durch eine Halterungsstruktur für eine Ankerwelle zur Verwendung in einem Elektromotor, welche aufweist: ein zylin drisches Joch, das an einem Ende geöffnet ist, eine Halte rung, die am offenen Ende des Jochs angebracht ist, und Hal tebolzen, welche vom geschlossenen Ende des Jochs einge schraubt und angezogen werden, um das Joch an der Halterung zu befestigen, welches ein Lager aufweist, ein Lagergehäuse, das in dem geschlossenen Ende des Jochs gebildet ist, und ei ne Ankerwelle, die an einem Ende drehbar durch das Lager am Lagergehäuse gehaltert ist, wobei ein Außenring des Lagers in das Lagergehäuse mit Preßsitz eingepaßt ist und ein Innenring des Lagers mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt ist, wo bei die Ankerwelle an einem Ende einen Innenring-Aufnahme abschnitt aufweist, der die Verschiebung des Innenrings zum offenen Ende des Jochs beschränkt, wobei das Lagergehäuse ei nen Außenring-Aufnahmeabschnitt aufweist, der die Verschie bung des Außenrings in der Richtung entgegengesetzt zur Rich tung zum offenen Ende des Jochs beschränkt, und wobei eines von einem Innenringspalt zwischen dem Innenring-Aufnahme abschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Innenring-Auf nahmeabschnitt, einem Außenringspalt zwischen dem Außen ring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüber dem Außenring-Auf nahmeabschnitt und der Summe des Innenringspalts und des Außenringspalts in einem Zustand vor dem Anziehen der Halte bolzen zum Befestigen des Jochs an der Halterung größer ein stellbar ist als die axiale Deformation des Jochs, die vom Anziehen der Haltebolzen herrührt.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe ebenfalls nach An spruch 2 gelöst, also durch eine Halterungsstruktur für eine Ankerwelle zur Verwendung in einem Elektromotor, welche auf weist: ein zylindrisches Joch, das an einem Ende geöffnet ist, eine Halterung, die am offenen Ende des Jochs angebracht ist, und Haltebolzen, die vom geschlossenen Ende des Jochs eingeschraubt und angezogen werden, um das Joch an der Halte rung zu befestigen, welches ein Lager aufweist, ein Lagerge häuse, das in dem geschlossenen Ende des Jochs gebildet ist, und eine Ankerwelle, die an einem Ende drehbar durch das La ger am Lagergehäuse gehaltert ist, wobei ein Außenring des Lagers mit Preßsitz in das Lagergehäuse eingepaßt ist, und ein Innenring des Lagers mit Preßsitz um die Ankerwelle ein gepaßt ist, wobei die Ankerwelle an einem Ende einen Innen ring-Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher die Verschiebung des Innenrings zum offenen Ende des Jochs hin beschränkt, wobei das Lagergehäuse einen Außenring-Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher die Verschiebung des Außenrings in der Richtung ent gegengesetzt zur Richtung zum offenen Ende des Jochs be schränkt, und wobei ein Spalt zumindest entweder zwischen dem Innenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Innenring-Aufnahmeabschnitt oder zwischen dem Außenring- Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Außen ring-Aufnahmeabschnitt belassen ist, wenn die Haltebolzen an gezogen werden, um das Joch an der Halterung zu befestigen.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Aus führungsbeispiels mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Elektromotors nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Explosionsansicht des Elektromotors;

Fig. 3 die Zusammenbauprozedur des Elektromotors;

Fig. 4 die Zusammenbauprozedur des Elektromotors;

Fig. 5 die Zusammenbauprozedur des Elektromotors;

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht zum Zeigen eines ersten Lagerabschnitts, wobei sein Außenring mit Preßsitz eingepaßt ist;

Fig. 7(X) und 7(Y) entsprechend den Fällen a) und b) eine vergrößerte Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei der In nenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine ver größerte Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei die Haltebolzen jeweils angezogen sind;

Fig. 8(X) und 8(Y) entsprechend den Fällen c) und d) eine vergrößerte Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei der In nenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine ver größerte Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei die Haltebolzen jeweils festgezogen sind;

Fig. 9(X) und 9(Y) entsprechend dem Fall f) eine vergrößerte Ansicht des ersten Lagerabschnitts, wobei der Innenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine vergrößerte An sicht des ersten Lagerabschnitts, wobei die Halte bolzen jeweils festgezogen sind;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines Elektromotors zur Illustration des Problems nach dem Stand der Tech nik;

Fig. 11 ein Diagramm der Zusammenbauprozedur des Motors zur Illustration des Problems nach dem Stand der Tech nik;

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht des Standes der Technik zum Zeigen des Lagers, wobei der Außenring mit Preßsitz angepaßt ist;

Fig. 13(X) und 13(Y) entsprechend den Fällen a) und b) beim Stand der Technik eine vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei der Innenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei die Haltebol zen jeweils angezogen sind; und

Fig. 14(X) und 14(Y) entsprechend den Fällen c) und d) beim Stand der Technik eine vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei der Innenring mit Preßsitz eingepaßt ist, und eine vergrößerte Ansicht des Lagers, wobei die Haltebol zen jeweils festgezogen sind.

Mit Bezug auf die Zeichnungen werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jetzt erörtert.

Ein Elektromotor 1 für eine Antiblockier-Bremsvorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt. Der Elektromotor 1 umfaßt eine Ankerwelle 4, die an einem Joch 2 an einem Ende und an einer Pumpenhal terung 3 am anderen Ende, wie später beschrieben wird, dreh bar gehaltert ist, einen Ankerkern 5 und einen Kommutator 6, welche einteilig mit der Ankerwelle 4 verbunden sind, Bürsten 7, welche in Kontakt mit dem Kommutator 6 gehalten sind, und Permanentmagneten 8, welche fest auf dem inneren Umfangsbe reich des Jochs 2 angebracht sind. Der Elektromotor 1 hat ei ne grundlegende Struktur, die im wesentlichen gleich derjeni gen nach dem Stand der Technik ist.

Das Joch 2 weist eine zylindrische Form mit einem geschlosse nen Ende auf einer Seite auf, in dem ein Lagergehäuse 2b ge bildet ist. Das Lagergehäuse 2b haltert drehbar ein Ende der Ankerwelle 4 durch ein erstes Lager 9. Ein Innenring 9a des ersten Lagers 9 ist um den Halterungsabschnitt 4a mit kleinem Durchmesser, der an einem Ende der Ankerwelle 4 gebildet ist, mit Preßsitz eingepaßt, während ein Außenring 9b des ersten Lagers 9 mit Preßsitz in den inneren kreisförmigen Abschnitt des Lagergehäuses 2b eingepaßt ist. Die Preßsitz-Einpaß prozedur für das Lager 9 wird später beschrieben.

Die Ankerwelle 4 weist einen Stufenabschnitt 4b (entsprechend dem Innenring-Aufnahmeabschnitt bei der vorliegenden Erfin dung) zwischen seinem Halterungsabschnitt 4a mit geringem Durchmesser und seinem Abschnitt mit großem Durchmesser zur Halterungsseite des Motors (zur Seite des offenen Endes des Jochs) auf. Der Stufenabschnitt 4b beschränkt die axiale Ver schiebung des Innenrings 9a des ersten Lagers zum offenen En de des Jochs. Die Verschiebung des Innenrings 9a des ersten Lagers in die entgegengesetzte Richtung, nämlich weg von dem offenen Ende des Jochs, wird durch das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses 2b (entsprechend dem Außenring-Aufnahme abschnitt bei der vorliegenden Erfindung) beschränkt. Das ge schlossene Ende 2c des Lagergehäuses ist mit einem Einspann vorrichtungs-Einsetzloch 2d versehen.

Jetzt sei SB eines von einem Innenringspalt zwischen dem Stu fenabschnitt 4b der Ankerwelle 4 und dem Innenring 9a des er sten Lagers gegenüberliegend dem Stufenabschnitt 4b, einem Außenringspalt zwischen dem geschlossenen Ende 2c des Lager gehäuses und dem Außenring 9b des ersten Lagers gegenüberlie gend dem geschlossenen Ende 2c und der Summe des Innenring spalts und des Außenringspalts vor dem Festziehen der Haltebolzen 16 zum Befestigen des Jochs 2 an der Pumpenhalterung 3, und dann wird der Spalt SB größer als die axiale Verzer rung des Jochs 2 eingestellt, welche vom Festziehen der Hal tebolzen 16 herrührt (somit SB < D). Weiterhin wird, wenn die Haltebolzen 16 angezogen sind, entweder der Innenringspalt oder der Außenringspalt als ein Spalt SA belassen.

Die Pumpenhalterung 3 wird fest am offenen Ende des Jochs 2 angebracht. Die Pumpenhalterung 3 hat einen Hohlzylinderab schnitt 3a, der kollinear mit der Achse α der Ankerwelle 4 angeordnet ist, und das andere Ende der Ankerwelle 4 wird auf den Hohlzylinderabschnitt 3a projiziert. Das andere Ende der Ankerwelle 4 ist drehbar durch ein zweites Lager 11 im Hohlzylinderabschnitt 3a gehaltert. Die Zusammenbauprozedur des zweiten Lagers 11 und der Ankerwelle 4 in dem Hohlzylin derabschnitt 3a wird später beschrieben.

Die Pumpenhalterung 3 enthält eine Vielzahl von Komponenten zum Bilden einer Kolbenpumpe zur Verwendung in der Anti blockier-Bremsvorrichtung, und zwar einschließlich einer Verbin dungsstange, eines Kolbens, eines Zylinders (alle diese sind nicht gezeigt).

Eine Ausgangswelle 4c mit geringem Durchmesser, deren Achse β von der Achse α der Ankerwelle 4 versetzt ist, ist an dem an deren Ende der Ankerwelle 4 projiziert in dem Hohlzylinderab schnitt 3a angeordnet, und zwar oberhalb der Position des zweiten Lagers 11. Die Basis der Verbindungsstange ist mit der versetzten Ausgangswelle 4c über ein drittes Lager 12 verbunden. Ein Kolben ist an dem Ende der Verbindungsstange angebracht, und zusammen mit der Drehung der Ankerwelle 4 läuft der Kolben radial bezüglich der Ankerwelle innerhalb des Zylinders hin und her, um so Bremsöl zuzuführen.

Die Haltebolzen 16 werden vom geschlossenen Ende 2a des Jochs 2 eingesetzt und dann in Gewindelöcher 3d, welche in der Pumpenhalterung 3 ausgebildet sind, eingeschraubt. Die Haltebol zen 16 befestigen das Joch 2 und die Pumpenhalterung 3 als einteiligen Körper.

Mit Bezug auf Fig. 3 bis 5 wird jetzt die Zusammenbauprozedur des Elektromotors 1 erörtert. Der Außenring 11b des zweiten Lagers 11 wird zunächst mit Preßsitz in einen Lagersockel 3b, der im Hohlzylinderabschnitt 3a der Pumpenhalterung 3 nahe ihrem Eingriffsende mit dem Joch 2 gebildet ist, eingepaßt. Eine Basiseinheit 13 mit Bürsten 17 wird dann an dem Ein griffsende der Pumpenhalterung 4 mit dem Joch 2 angebracht. Einspannvorrichtungen A, B und C werden verwendet, um das an dere Ende der Ankerwelle 4 der Ankeranordnung 14, in den die Ankerwelle 4, der Ankerkern 5, der Kommutator 6 und derglei chen zusammengebaut werden (siehe Fig. 3), in den Innenring 11a des zweiten Lagers 11 mit Preßsitz einzupassen. Die Ein spannvorrichtung A wird von der Seite gegenüberliegend der Jochanbringungsseite in die Pumpenhalterung 3 eingesetzt und haltert den Innenring 11a des zweiten Lagers 11. Die Ein spannvorrichtung B preßt das eine Ende der Ankerwelle 4. Die Einspannvorrichtung C führt und leitet das andere Ende der Ankerwelle 4 in den Innenring 11a des zweiten Lagers.

Der Außenring 9b des ersten Lagers 9 wird mit Preßsitz in das Joch-Lagergehäuse 2b einer Jocheinheit 15 eingepaßt, in der Permanentmagneten 8 auf dem inneren Umfangsbereich des Jochs 2 angebracht sind, bis ein Ende des Außenrings 9b gegenüber liegend der Seite des offenen Endes des Jochs gegen das ge schlossene Ende 2c des Lagergehäuses stößt.

Die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b wird kleiner ein gestellt als die zulässige radiale Belastung PR des ersten Lagers 9 (P1 < PR). Da die Dimensionen des Lagergehäuses 2b innerhalb des Toleranzbereichs variieren, unterscheidet sich die tatsächliche Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b von Produkt zu Produkt innerhalb eines Bereichs unterhalb der zu lässigen radialen Belastung PR des ersten Lagers 9.

Als nächstes wird der Innenring 9a des ersten Lagers 9, des sen Außenring 9b bereits in die Jocheinheit 15 mit Preßsitz eingepaßt ist, mit Preßsitz um den Halterungsabschnitt 4a und dem einen Ende der Ankerwelle 4 der Ankerwellenanordnung 14 eingepaßt, welche an der Pumpenhalterung 3 unter Verwendung der Einspannvorrichtungen D und E (siehe Fig. 4) angebracht ist. Die Einspannvorrichtung D haltert das andere Ende der Ankerwelle 4 und die Pumpenhalterung 3. Die Einspannvorrich tung E wird durch das Einspannvorrichtungs-Einsetzloch 2d des Jochs 2 eingesetzt, um den Innenring 9a des ersten Lagers zu pressen.

Die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a wird kleiner ein gestellt als die zulässige axiale Belastung PA des ersten La gers 9 (P2 < PA). Falls das Pressen des Innenrings 9a konti nuierlich durchgeführt wird, stößt die offene Endfläche des Jochs 2 gegen die Bodenfläche eines kreisförmigen Sockelbe reichs 3c, der in der Pumpenhalterung 3 auf ihrer Eingriffs seite mit dem Joch gebildet ist. Die Preßaktion wird noch fortgeführt, bis die konstante Druckbelastung PP der Pres sung, insbesondere der Einspannvorrichtung E, erreicht wird. Die konstante Druckbelastung PP wird kleiner eingestellt als die zulässige axiale Belastung PA des ersten Lagers, aber größer als die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a des ersten Lagers (somit P2 < PP < PA).

Das offene Ende des Jochs 2 steht in Eingriff mit dem Sockelabschnitt 3c, welcher in der Pumpenhalterung 3 gebildet ist, und zwar in einer Drucklagerverbindungsart. Sogar falls es einen Versatz in den Achsen des ersten Lagers 9, das in das Joch 2 mit Preßsitz eingepaßt ist, und des zweiten Lagers 11, das mit Preßsitz in die Pumpenhalterung 3 mit Preßsitz eingepaßt ist, gibt, kann der Achsenversatz durch den Druck lagerverbindungsabschnitt aufgenommen werden.

Das dritte Lager 12 wird mit Preßsitz um die versetzte Aus gangswelle 4c, welche in der Jocheinheit 15 angebracht ist, angebracht, und zwar unter Verwendung der Einspannvorrichtun gen F, G und H (siehe Fig. 5). Die Einspannvorrichtung F hal tert das eine Ende der Ankerwelle 4, die Einspannvorrichtung G preßt das dritte Lager 12, und die Einspannvorrichtung H führt und leitet den Innenring 12a des dritten Lagers 12 um die versetzte Ausgangswelle 4c.

Wenn das dritte Lager 12 mit Preßsitz eingepaßt ist, werden die Haltebolzen 16 von dem geschlossenen Ende 2a des Jochs 2 eingesetzt und in die Gewindelöcher 3d geschraubt, welche in der Pumpenhalterung 3 gebildet sind, um das Joch 2 an der Pumpenhalterung 3 anzubringen.

Gezeigt in Fig. 1 sind weiterhin ein Stecker 17, der elek trisch mit einer externen Stromversorgung verbunden wird, welche Strom an die Bürsten 7 liefert, ein Deckel aus wasser abstoßendem Harz zum Bedecken des gesamten Jochs 2 zur Was serdichtigkeit des Elektromotors 1 und ein Dichtungselement 19 zum Dichten der Seite des Hohlzylinderabschnitts 3a gegen überliegend seiner Eingriffsseite mit dem Joch.

In der Stufe vor dem Festziehen der Haltebolzen 16 zum Befe stigen des Jochs 2 an der Pumpenhalterung 3 sind die Preß sitz-Belastung P1 des Außenrings 9b, die Preßsitz-Belastung P2 des Innenrings 9a des ersten Lagers 9, die zulässige axia le Belastung PA des ersten Lagers 9 und die konstante Druck belastung PP der Pressung während des Pressens des Innenrings 9a von Produkt zu Produkt verschieden aufeinander bezogen, und zwar wie folgt.

a) Preßsitz-Belastung des Innenrings < Preßsitz-Belastung des Außenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P2 < P1 < PP < PA);
b) Preßsitz-Belastung des Außenrings < Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbelastung der Pressung < zulässige axiale Belastung (P1 < P2 < PP < PA);
c) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < Preßsitz-Einpassungsbelastung des Außenrings < zulässige axiale Belastung (P2 < PP < P1 < PA);
d) Preßsitz-Belastung des Innenrings < konstante Druckbela stung der Pressung < zulässige axiale Belastung < Preß sitz-Belastung des Außenrings (P2 < PP < PA < P1).

In a) und b) der obigen Fälle a)-d) ist die Preßsitz-Be lastung P1 des Außenrings 9b kleiner als die konstante Druckbelastung PP der Pressung (P1 < PP). Jetzt wird der In nenring 9a mit Preßsitz um die Ankerwelle 4 eingepaßt. Wenn der Innenring 9a weiter gepreßt wird, sogar nachdem das offe ne Ende des Jochs 2 gegen die Bodenfläche des Sockelab schnitts 3c, der in der Pumpenhalterung 3 gebildet ist, stößt, bewegt sich der Außenring 9b zusammen mit dem Innen ring 9a zum offenen Ende des Jochs, da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b kleiner als die konstante Druckbelastung PP ist. Diese Bewegung wird durch den Stufenabschnitt 4b ge stoppt, der an der Ankerwelle 4 gebildet ist, wenn ihn der Innenring 9a berührt, und somit stoppt das Pressen des Innen rings 9a, wenn die konstante Druckbelastung PP der Pressung erreicht ist. Der Spalt SB wird zwischen dem geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses 2 und dem Außenring 9b belassen (siehe Fig. 7(X)). Wie bereits beschrieben, wird der Spalt SB so eingestellt, daß er größer als die axiale Verzerrung D des Jochs 2 ist, welche von dem Festziehen der Haltebolzen 16 herrührt (somit SB < D).

Wenn die Haltebolzen durch ein konstant gesteuertes Drehmo ment festgezogen werden, um das Joch an der Halterung 3 zu befestigen, wird das Joch 2 deformiert, so daß es in seiner axialen Länge verkürzt wird. Da der Spalt SB zwischen dem ge schlossenen Ende 2c des Lagergehäuses und dem Außenring 9b größer als die Deformation D des Jochs 2 ist (SB < D), preßt das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses den Außenring 9b nicht zum offenen Ende des Jochs hin, sogar wenn das Joch 2 deformiert, so daß es verkürzt wird, und die Anziehkraft der Haltebolzen 16 wird nicht als axiale Belastung ausgeübt. Wenn die Haltebolzen 16 festgezogen sind, wird ein Spalt SA (SA = SB - D), welcher durch Subtrahieren der Deformation D von dem Spalt SB vor dem Festziehen erhalten wird, zwischen dem ge schlossenen Ende 2c des Lagergehäuses und dem Außenring 9b belassen (siehe Fig. 7(Y)).

In den Fällen c) und d) ist die Preßsitz-Belastung P1 des Au ßenrings größer als die konstante Druckbelastung PP der Pres sung (P1 < PP). Beim Preßsitz-Einpassen des Innenrings 9a um die Ankerwelle 4 kann der Innenring 9a weiter gepreßt werden, nachdem das offene Ende des Jochs 2 gegen die Bodenfläche des Sockelabschnitts 3c, der in der Pumpenhalterung 3 gebildet ist, stößt. Da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b größer als die konstante Druckbelastung PP der Pressung ist, bleibt der Außenring 9b still, und somit bewegt sich weder der Innenring 9a noch der Außenring 9b. Wenn die konstante Druckbelastung PP erreicht ist, wird das Pressen des Innen rings 9a gestoppt. Der Spalt SB wird zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle belassen (siehe Fig. 8(X)). Wie bereits beschrieben, wird der Spalt SB größer eingestellt als die axiale Verzerrung D des Jochs 2, welche vom Festziehen der Haltebolzen 16 herrührt (somit SB < D).

Wenn das Joch 2 deformiert wird, so daß es in seiner axialen Länge verkürzt wird, wenn die Haltebolzen festgezogen werden, wird der Außenring 9b des Lagers 9 zum offenen Ende des Jochs durch das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses gezwängt, und somit werden sowohl der Innenring 9a als auch der Außen ring 9b zum offenen Ende des Jochs bewegt. Wie bereits be schrieben, ist der Spalt SB zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle größer als die Deformation D des Jochs 2 (SB < D), und daher endet die Verschiebung des ersten Lagers 9 zum offenen Ende des Jochs zusammen mit der Deformation des Jochs 2, bevor der Innenring 9a den Stufenab schnitt 4b berührt. Die Anziehkraft der Haltebolzen 16 wird nicht als Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA ausgeübt. Wenn die Haltebolzen 16 festgezogen sind, wird ein Spalt SA (SA = SB - D), der durch Subtrahieren der Defor mation D von dem Spalt SB vor dem Festziehen erhalten wird, zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenabschnitt 4b der An kerwelle belassen (siehe Fig. 8(Y)).

Neben den Fällen a) bis d) gibt es einen Fall, in dem die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b annähernd gleich der konstanten Druckbelastung PP ist (P1 ≈ PP). Bei der Preßsit zeinpassung des Innenrings 9a um den Halterungsabschnitt 4a der Ankerwelle 4 werden, wenn der Innenring 9a weiter gepreßt wird, nachdem die offene Endfläche des Jochs 2 gegen die Bo denoberfläche des Sockelabschnitts 3c, der in der Pumpenhal terung 3 gebildet ist, stößt, die folgenden drei Fälle be trachtet, da die Preßsitz-Belastung P1 des Außenrings 9b an nähernd gleich der konstanten Druckbelastung PP ist.

e) Sowohl der Innen- als auch der Außenring 9a, 9b werden zum offenen Ende des Jochs verschoben, bis der Innenring 9a gegen den Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle 4 stößt;
f) obwohl sowohl der Innen- als auch der Außenring 9a, 9b zum offenen Ende des Jochs verschoben werden, stoppen sie, bevor der Innenring 9a gegen den Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle 4 stößt;
g) der Außenring 9b wird nicht verschoben, und somit wird der Innenring 9a ebenfalls nicht verschoben.

Der Fall e) ist den Fällen a) und b) äquivalent, und der Fall g) ist den Fällen c) und d) äquivalent. Jetzt wird der Fall f) erörtert werden. Wenn der Innenring 9a mit Preßsitz einge paßt ist, berührt das erste Lager 9 weder das geschlossene Ende des Lagergehäuses 2c noch den Stufenabschnitt 4b der An kerwelle, und insbesondere wird ein Außenringspalt SaB zwi schen dem geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses und dem Au ßenring 9b belassen, und ein Innenringspalt SiB wird zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle belassen (siehe Fig. 9(X)). Die Summe SB (SB = SaB + SiB) dieser Spalte ist größer eingestellt als die Deformation D des Jochs 2 nach dem Festziehen der Haltebolzen (SB < D).

Wenn das Joch 2 deformiert wird, so daß es in seiner axialen Länge verkürzt wird, wobei die Haltebolzen 16 festgezogen werden, preßt das geschlossene Ende 2c des Lagergehäuses nicht den Außenring 9b zum offenen Ende des Jochs, solange die Deformation D gleich oder kleiner als der Außenringspalt SaB ist (D SaB). Die Anziehkraft der Haltebolzen 16 wird nicht als axiale Belastung auf das erste Lager 9 ausgeübt. Wenn die Deformation D größer als der Außenringspalt SaB (D < SaB) ist, wird der Außenring 9b zusammen mit dem Innenring 9a zum offenen Ende des Jochs zusammen mit der Deformation des Jochs 2 verschoben. Wie bereits beschrieben, ist der Spalt SB, die Summe des Außenringspalts SaB und des Innenringspalts SiB, größer als die Deformation D des Jochs 2 eingestellt (SB < D). Die Verschiebung des ersten Lagers 9 zusammen mit der Deformation des Jochs 2 endet, bevor der Innenring 9a den Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle berührt. Somit wird die Festziehkraft der Haltebolzen 16 nicht als Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA ausgeübt. Im Fall f) wird, wenn die Haltebolzen 16 festgezogen sind, ein Spalt SA (SA = SB - D), welcher durch Subtrahieren der Deformation D von dem Spalt SB vor dem Festziehen erhalten wird, zumindest entweder zwischen dem geschlossenen Ende 2c des Lagergehäuses und dem Außenring 9b oder zwischen dem Innenring 9a und dem Stufenabschnitt 4b der Ankerwelle belassen (siehe Fig. 9(Y)).

Bei der obigen Ausführungsform haltern das erste und zweite Lager 9, 11 drehbar die Ankerwelle, und ihre Innenringe 9a, 11a sind jeweils mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt, und ihre Außenringe 9b, 11b sind jeweils mit Preßsitz in das Joch-Lagergehäuse 2b und den Pumpenhalterungs-Hohlzylinder abschnitt 3a eingepaßt. Sogar wenn die Ankerwelle 4 einer ra dialen Belastung unter der durch den Motor angetriebenen Hin- und Herbewegung des Kolbens unterliegt, sind die Lager 9, 11 frei von einer axialen und radialen Bewegung. Die obige An ordnung kontrolliert Geräusche, wobei sie zu einer verbesser ten Funktionstüchtigkeit der Pumpe beiträgt. Im Fall, daß das Joch 2 deformiert wird, so daß es in seiner axialen Länge verkürzt wird, wenn die Haltebolzen 16 zum Befestigen des Jochs 2 an der Pumpenhalterung 3 angezogen werden, wird der Außenringspalt SB zwischen dem geschlossenen Ende 2c des La gergehäuses und dem Außenring 9b des ersten Lagers oder der Innenringspalt SB zwischen dem Stufenabschnitt 4b der Anker welle 4 oder der Summenspalt SB, der durch Summieren von so wohl dem Innen- als auch dem Außenringspalt erhalten wird, vor dem Festziehen der Haltebolzen 16 größer eingestellt als die axiale Deformation D des Jochs 2 (SB < D). Die Anzieh kraft der Haltebolzen 16 wird nicht auf das erste Lager 9 als Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA ausge übt.

Ein zusätzlicher Herstellungsschritt zum Einstemmen zur Befe stigung eines Jochs ist eliminiert, welcher benötigt wird, falls es eine Möglichkeit gibt, daß eine Belastung oberhalb der zulässigen axialen Belastung PA auf das erste Lager 9 wirkt, wenn die Haltebolzen festgezogen werden. Der bloße Preßsitz-Einpaßbetrieb des ersten und zweiten Lagers 9, 11 baut sie in einer Art zusammen, die verhindert, daß die Lager 9, 11 axial und radial verschoben werden, was dadurch die Herstellungsschritte reduziert und die Produktionseffizienz verbessert.

Claims

1. Halterungsstruktur für eine Ankerwelle zur Verwendung in einem Elektromotor, welche aufweist: ein zylindrisches Joch, das an einem Ende geöffnet ist, eine Halterung, die an dem offenen Ende des Jochs angebracht ist, und Haltebolzen, welche von dem geschlossenen Ende des Jochs zum Anbringen des Jochs an der Halterung eingeschraubbar und festziehbar sind, welches ein Lager, ein Lagergehäu se, welches in dem geschlossenen Ende des Jochs gebildet ist, und eine Ankerwelle aufweist, welche an einem Ende durch das Lager drehbar am Lagergehäuse gehaltert ist, wobei ein Außenring des Lagers mit Preßsitz in das La gergehäuse eingepaßt ist und ein Innenring des Lagers mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt ist, wobei die Ankerwelle an einem Ende einen Innenring-Aufnahme abschnitt aufweist, der die Verschiebung des Innenrings zum offenen Ende des Jochs einschränkt, wobei das Lager gehäuse einen Außenring-Aufnahmeabschnitt aufweist, der die Verschiebung des Außenrings in der zur Richtung zum offenen Ende des Jochs entgegengesetzten Richtung ein schränkt, und wobei eines von einem Innenringspalt zwi schen dem Innenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager ge genüberliegend dem Innenring-Aufnahmeabschnitt, einem Außenringspalt zwischen dem Außenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Außenring-Aufnahme abschnitt und der Summe des Innenringspalts und des Au ßenringspalts, jeweils in einem Zustand vor dem Festzie hen der Haltebolzen zum Befestigen des Jochs an der Hal terung größer einstellbar ist als die axiale Deformation des Jochs, welche vom Festziehen der Haltebolzen her rührt.

2. Halterungsstruktur für eine Ankerwelle zur Verwendung in einem Elektromotor, welche aufweist: ein zylindrisches Loch, welches an einem Ende geöffnet ist, eine Halte rung, die an dem offenen Ende des Jochs angebracht ist, und Haltebolzen, welche von dem geschlossenen Ende des Jochs zum Anbringen des Jochs an der Halterung ein schraubbar und festziehbar sind, welches ein Lager, ein Lagergehäuse, welches in dem geschlossenen Ende des Jochs gebildet ist, und eine Ankerwelle aufweist, welche an einem Ende durch das Lager drehbar am Lagergehäuse gehaltert ist, wobei ein Außenring des Lagers mit Preß sitz in das Lagergehäuse eingepaßt ist und ein Innenring des Lagers mit Preßsitz um die Ankerwelle eingepaßt ist, wobei die Ankerwelle an einem Ende einen Innenring-Auf nahmeabschnitt aufweist, der die Verschiebung des In nenrings zum offenen Ende des Jochs einschränkt, wobei das Lagergehäuse einen Außenring-Aufnahmeabschnitt auf weist, der die Verschiebung des Außenrings in der zur Richtung zum offenen Ende des Jochs entgegengesetzten Richtung einschränkt, und wobei ein Spalt zumindest ent weder zwischen dem Innenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Innenring-Aufnahmeabschnitt oder zwischen Außenring-Aufnahmeabschnitt und dem Lager gegenüberliegend dem Außenring-Aufnahmeabschnitt belaß bar ist, wenn die Haltebolzen zum Befestigen des Jochs an der Halterung festgezogen werden.