DE19935522A1 - Motoranordnung mit einem Drehgeber - Google Patents

Abstract

Für eine Motoranordnung mit einem Drehgeber wird vorgeschlagen, den Drehgeber mit geringem Untermaß in eine Aufnahme des Motorgehäuses einzusetzen und mittels eines elastisch verspannten Federelements festzuklemmen. Versonders vorteilhaft ist die Verwendung eines konischen Federrings als Federelement, welcher eine axiale Kraft zum Andrücken eines Ansatzstückes des Drehgebergehäuses in eine Aufnahme des Motorgehäuses bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motoranordnung mit einem Drehgeber.

Zur Erfassung der aktuellen Drehposition und/oder der Drehgeschwindigkeit der Motorwelle einer Motoranordnung können Drehgeber, auch als Inkremen­ talgeber bezeichnet, eingesetzt werden. Diese umgreifen typischerweise die Motorwelle. Vorteilhaft hinsichtlich des Montageaufwands sind Drehgeber, wel­ che werkzeugfrei auf die Welle steckbar sind.

Es bleibt aber auch bei solchen steckbaren Drehgebern die Notwendigkeit, das Gehäuse des Drehgebers mit dem Motorgehäuse zu verbinden. Dies erfolgt typischerweise mittels mehrerer mechanisch gering belasteter Schrauben. Sol­ che Schraubverbindungen sind vor allem im Servicefall, d. h. bei Austausch eines Drehgebers wegen des für Lösen und Anschrauben erforderlichen Zeit­ bedarfs, während dessen der Motor und eine von dessen Betrieb abhängige Anlage stehen, nachteilig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Motoran­ ordnung mit einem Drehgeber anzugeben, welcher ein schnelleres Austau­ schen des Drehgebers ermöglicht.

Erfindungsgemäß weist das Motorgehäuse hierfür eine Aufnahme und das Ge­ häuse des Drehgebers ein entnehmbar in diese Aufnahme einsetzbares An­ satzstück auf. Das Ansatzstück ist durch eine Federkraft in der Aufnahme ge­ gen das Motorgehäuse gedrückt.

Vorteilhafterweise wirkt das Federelement drückend achsial, d. h. parallel zur Richtung der Achse der Motorwelle. Das Federelement ist günstigerweise zur Lösung der Verbindung elastisch deformierbar und entnehmbar. Der Drehgeber kann damit auf einfache Weise schnell entnommen und ausgetauscht werden, so daß Stillstandzeiten während eines Austauschs minimiert werden können. Die Anordnung ist ferner günstiger in der Herstellung durch den Wegfall von Gewindebohrungen im Motorgehäuse und auch in der Drehwinkelstellung nicht auf solche Lochpositionen beschränkt.

Das Federelement kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein leicht konischer Federring sein, welcher sich durch radiale Spannung in eine Nut einlegt und achsial abstützt und zugleich unter achsialer Spannung das Dreh­ gebergehäuse gegen das Motorgehäuse drückt. Die radiale Nut kann durch eine Hinterschneidung der Aufnahmeöffnung im Motorgehäuse gebildet sein. Der konische Federring weist typischerweise einen Konusspitzenwinkel von wenigstens 120 Grad, insbesondere wenigstens 140 Grad auf.

Von Vorteil ist es, wenn das Gehäuse des Drehgebers in mehreren verschie­ denen Winkelpositionen, insbesondere kontinuierlich oder quasikontinuierlich in kleinen Winkelschritten bezüglich der Drehachse ausrichtbar ist. Die Aufnahme ist hierfür vorzugsweise als kreisrunde Aussparung im Motorgehäuse und das Ansatzstück als Kreisringplatte ausgeführt. Hierdurch können beliebige Winkel­ positionen des Drehgebergehäuses eingestellt und besonders günstig an belie­ bige Einsatzfälle angepaßt werden.

Eine Haltekraft gegen unbeabsichtigte Verdrehung des Drehgebergehäuses gegen das Motorgehäuse kann durch die Haftreibungskraft an den Anlageflä­ chen von Motorgehäuse und Drehgebergehäuse unter dem Einfluß der Feder­ kraft sowie durch die Reibung des Federelements an den Abstützflächen von Motorgehäuse und Drehgebergehäuse insbesondere ohne zusätzlichen Form­ schluß aufgebracht werden. Über die Dimensionierung der Abmessungen des Federelements und dessen Grad der elastischen Verformung ist die Haltekraft einstellbar. Diese kann dadurch insbesondere auch so gewählt sein, daß unter Einwirkung einer Verdrehungskraft, die wesentlich größer ist als die im Betrieb auftretenden Kräfte, die Haltekräfte evtl. unter Einsatz eines Werkzeugs über­ wunden werden und der Drehgeber ohne Entfernung des Federelements in seiner Winkellage veränderbar ist.

Eine Ausführungsform sieht die Verwendung von verschiedenen Materialien für die Aufnahme einerseits und das Ansatzstück andererseits in der Weise vor, daß das Material des Ansatzstücks einen deutlich, insbesondere wenigstens 20 % höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material der Aufnahme. Die Querabmessungen der beiden Teile sind so gewählt, daß bei Raumtemperatur ein Einsetzen oder Entnehmen des Ansatzstückes in bzw. aus der Aufnahme bei geringem radialen Untermaß des Ansatzstückes ohne weiteres und eine beabsichtigte Veränderung der Winkelposition durch Über­ windung der genannten Haftreibungskraft möglich ist. Beim Betrieb des Motors erreichen das Motorgehäuse und das mit diesem über die Aufnahme in Verbin­ dung stehende Ansatzstück schnell wesentlich höhere Temperaturen und durch die stärkere Ausdehnung des Ansatzstücks verspannt sich dieses fest radial in der Aufnahme und ist auch gegen starke Erschütterungen der Anord­ nung bei laufendem Motor sicher in der eingestellten Winkelposition gehalten.

Durch die Anpressung des Ansatzstücks an das Motorgehäuse kann bei ange­ paßter Form der aneinanderliegenden Anlageflächen, insbesondere bei ebenen Flächen und bei in die Gehäusefläche versenkter Aufnahme eine ausreichende Abdichtung gegen Spritzwasser auch ohne zusätzliche weichelastische Dicht­ elemente erreicht werden.

Die kreisrunde Form von Aufnahme und Ansatzstück ist auch vorteilhaft hin­ sichtlich des Herstellungsaufwands, da mit bewährter und präziser Drehbear­ beitung herstellbar.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Abbildung noch eingehend veranschaulicht.

Von dem Motorgehäuse, welches u. a. eine Statorwicklung eines Elektromotors enthält, ist ein Lagerschild LS dargestellt. Eine Rotorwelle RW ist in einem im Lagerschild eingesetzten Lager um eine Drehachse A drehbar gelagert. Im La­ geschild LS ist eine Aufnahme AU mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, in deren kreiszylindrischer Wandung zusätzlich eine Nut N eingebracht ist. Ein Drehgeber DG weist an seinem dem Motorgehäuse zugewandten Ende ein Ansatzstück AN in Form einer kreisringförmigen Platte auf, deren Außen­ durchmesser bei Raumtemperatur ein geringes Untermaß gegenüber der Wandung der Aufnahme AU zeigt. Eine Drehgeberwelle DW ist an die Drehung der Rotorwelle RW gekoppelt. Die Wellenkopplung kann beispielsweise einfach durch Aufstecken des Drehgebers in Richtung der Drehachse A hergestellt werden. Drehgeber mit solcher Steckkopplungsmöglichkeit sind bekannt. Die Platte des Drehgebergehäuses und die Aufnahme im Lagerschild weisen je­ weils ebene Anlageflächen AF auf, welche aneinander anliegen und, insbeson­ dere in Verbindung mit dem geringen radialen Spalt, eine im Regelfall ausrei­ chende Dichtigkeit gegen Spritzwasser auch ohne zusätzliche Dichtelemente gewährleisten.

Nach Einsetzen der Platte in die Aufnahme wird ein Federring FR elastisch verengt in die Aufnahmeöffnung eingesetzt und gegen die rückwärtige Fläche der Platte gedrückt. Der Federring ist leicht konisch geformt und verspannt sich beim Eindrücken elastisch in achsialer Richtung. Der Federring weitet sich bei Erreichen der Nut N unter der radialen Vorspannung auf und rückt in die Nut N ein, an deren Flanke er sich mit seiner äußeren Ringkante achsial abstützt. Der konische Verlauf ist derart, daß die innere Ringkante achsial in Richtung der Platte AN gerichtet ist und unter achsialer Verspannung des Federrings an die­ ser anliegt. Durch die achsiale Verspannung des Federrings, welche durch die konische Form ermöglicht ist, wird die Platte AN gegen die Bodenfläche der Aufnahme AU gepreßt.

Zur Abnahme des Drehgebers werden die beabstandeten Enden mittels eines Werkzeugs, beispielsweise einer Zange zusammengedrückt, so daß der Feder­ ring durch die Öffnung der Aufnahme entnommen werden kann. Danach kann der Drehgeber achsial abgezogen werden.

Bei der Ausführungsform mit thermischer Verspannung des Drehgebers in der Aufnahme verschwindet bei Erwärmung von Lagerschild LS mit Aufnahme AU und im wesentlichen gleicher Erwärmung der Platte AN und bei deutlich höhe­ rem Ausdehnungskoeffizienten der beispielsweise aus Aluminium bestehenden Platte gegenüber dem Lagerschild LS aus Stahl das radiale Untermaß der Platte und diese verspannt sich radial in der Aufnahme. Nach Abkühlung der Platte AN soweit, daß wieder ein radiales Untermaß zur Aufnahme auftritt, kann der Drehgeber leicht in der beschriebenen Weise abgenommen werden.

Die vorstehend angegebenen und den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen vorteilhaft reali­ sierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Wei­ se abwandelbar. Insbesondere ist die Verspannung eines an einer Motoran­ ordnung bei niedriger Temperatur mit geringem Untermaß eingesetzten An­ bauteils beider höheren Betriebstemperatur des Motors auch auf andere Bau­ teile anwendbar. Für die Ausführung des Federelements sind verschiedene andere Formen einsetzbar.

Claims (7)

1. Motoranordnung mit einem eine Motorwelle umgreifenden Drehgeber, wel­ cher lösbar mit dem Motorgehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse eine Aufnahme aufweist, in welche ein Ansatzstück des Gehäuses des Drehgebers entnehmbar eingesetzt ist, und daß das An­ satzstück des Drehgebers durch ein verspanntes Federelement in der Auf­ nahme gehalten ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Fe­ derelement das Ansatzstück des Drehgebers achsial in die Aufnahme des Motorgehäuses gedrückt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fe­ derelement das Ansatzstück achsial formschlüssig in der Aufnahme sichert.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgebergehäuse gegen Verdrehung gegenüber dem Motorgehäuse nur kraftschlüssig festgelegt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement ein eine Gehäuseöffnung hintergreifender Federring ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring konisch geformt ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelstellung des Drehgebergehäuses gegenüber dem Motorgehäuse kontinuierlich veränderbar ist.