DE20302174U1

DE20302174U1 - Wellendichtung für einen Elektromotor und Elektromotor, insbesondere für ein automatisches Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE20302174U1
Application number: DE20302174U
Authority: DE
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2013-02-12
Also published as: JP2004248492A

Abstract

Wellendichtung für einen Elektromotor, der eine Motorwelle (18) aufweist, die über wenigstens ein Wälzlager (24) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außendurchmesser der Welle (18) ein ringförmiger Einstich (38) vorgesehen ist, eine Dichtung (40) in den Einstich (38) eingefügt ist und das Wälzlager (24) derart auf die Welle (18) aufgebracht ist, daß die Dichtung (40) zwischen der Welle (18) und dem Wälzlager (24) zu liegen kommt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung für einen Elektromotor sowie einen Elektromotor, insbesondere für ein automatisches Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges.
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Elektromotoren und insbesondere Gleichstrommotoren, die als Innenläufer oder Außenläufer konfiguriert sein können. Noch spezieller kann es sich bei dem Motor um einen elektronisch kommutierten, bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen anderen Permanentmagnet-Motor handeln. Solche Motoren umfassen eine Rotorbaugruppe, die mit einer Welle verbunden ist und einen oder mehreren Permanentmagneten aufweist, sowie eine Statorbaugruppe, die einen z.B. aus Blechen aufgebauten Statorkörper und Phasenwicklungen umfaßt. Zwei Lager sind mit axialem Abstand an der Welle angeordnet, um die Rotorbaugruppe relativ zu der Statorbaugruppe zu lagern. Der Motor ist in einem Motorgehäuse eingeschlossen und an dem Abtriebsende der Welle über die Lager und ggf. zusätzliche Dichtungen nach außen abgedichtet.
Der erfindungsgemäße Elektromotor ist insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich bestimmt, noch spezieller als Antriebsmotor für ein automatisches Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges. Hierbei ist es notwendig, daß der Motor auf der Abtriebsseite, wo er mit dem Schaltgetriebe verbunden ist, ausreichend abgedichtet ist, um zu verhindern, daß Getriebeöl in den Motor eindringt.
Im Stand der Technik wurden zur Abdichtung des Motorgehäuses und der Welle gegen eindringendes Getrieböl beispielsweise Radialwellendichtringe verwendet, die außerhalb des Motorgehäuses, auf der Welle neben den Kugellagern zu liegen kommen. Solche Radialwellendichtringe haben den Nachteil, daß sie einen Teil der axialen Länge der Welle beanspruchen, so daß die axiale Baulänge des Motors sich insgesamt vergrößert. Eine weitere Lösung des Standes der Technik zur Abdichtung des Motorgehäuses und der Welle besteht darin, Festlager vorzusehen, welche zwischen dem Motorgehäuse und der Welle eingepreßt oder eingeklebt sind. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Lager mit einer höheren Vorspannung behaftet sind, wodurch sich insgesamt ein erhöhter Widerstand und somit eine erhöhte Stromaufnahme des Motors ergibt. Zusätzlich können bei Verwendung von Festlagern Probleme mit einer zu hohen Steifigkeit der Welle bei axialer Belastung entstehen, weil die Lager in axialer Richtung nicht nachgeben können.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Elektromotor mit einer Wellendichtung anzugeben, der sich als Antriebsmotor für ein automatisches Schaltgetriebe eignet. Hierfür muß der Motor auf der Abtriebsseite, oder A-Seite, ausreichend gut abgedichtet sein, um das Eindringen von Getriebeöl zu verhindern, wobei gleichzeitig ein axiales Wellenspiel zugelassen werden soll.
Diese Aufgabe wird durch eine Wellendichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch einen Elektromotor gemäß Anspruch 4 gelöst.
Die Erfindung sieht eine Wellendichtung für einen Elektromotor vor, wobei auf dem Außendurchmesser der Welle ein ringförmiger Einstich ausgebildet ist, eine Dichtung in den Einstich eingefügt ist und ein Wälzlager derart auf die Welle aufgebracht ist, daß die Dichtung zwischen der Welle und dem Wälzlager zu liegen kommt. Die Dichtung ist vorzugsweise durch einen O-Ring gebildet. Der O-Ring übernimmt einerseits die Funktion der Abdichtung des Lagers gegen die Welle, andererseits dient er als Mitnehmer für den Lagerinnenring. Der Lageraußenring kann in einem Lagersitz, der beispielsweise in dem Motorgehäuse ausgebildet ist, im Preßsitz gehalten sein. Dadurch wird eine Abdichtung und Lagerung der Motorwelle geschaffen, die eine gewisse Elastizität des Lagers in axialer Richtung gewährleistet.
Das Einbringen des ringförmigen Einstichs, beispielsweise in Form einer Nut, in den Außendurchmesser der Welle ist fertigungstechnisch ohne größere Probleme zu realisieren und hat den Vorteil, daß weder in axialer, noch in radialer Richtung des Lagers die Baulänge bzw. – höhe des Motors vergrößert wird. Würde der Dichtungsring beispielsweise zwischen dem Lager und dem Lagersitz vorgesehen, so müßte ein entsprechender Einstich zur Aufnahme des Dichtungsrings in dem Lagersitz vorgesehen werden, was eine Mindest-Materialstärke des Lagersitzes erfordert, die nicht in allen Anwendungen vorhanden ist. Je nach Bauweise des Motorgehäuses kann es auch schwierig sein, zusätzliche Einstiche oder Nuten in dieses einzubringen. Das Einbringen des Einstichs in die Motorwelle ist dagegen unkompliziert und kann durch einen einfachen Drehvorgang erfolgen.
Vorzugsweise ist der ringförmige Einstich in Form einer Nut ausgebildet und weist abgerundete Kanten auf, um die Gefahr des Brechens der Welle im Bereich des Einstichs zu minimieren.
Um das Lager elastisch zu fixieren, ist der Lagerinnenring des Wälzlagers vorzugsweise durch eine Wellfeder vorgespannt. Diese Wellfeder kann beispielsweise zwischen dem Lagerinnenring und dem Rotor des Elektromotors eingespannt werden. Spezieller kann die Wellfeder zwischen dem Lagerinnenring und dem Eisenrückschluß des Rotors eingespannt werden. Das Wälzlager ist vorzugsweise ein Kugellager, welches Kunststoff-Dichtscheiben enthält, welche die rotierenden Komponenten des Lagers zusätzlich abdichten.
Die Erfindung ist im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die einzige Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt eine Längsschnittdarstellung durch einen Elektromotor gemäß der Erfindung.
Der in der Figur gezeigte Elektromotor ist vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor oder ein anderer Permanent-Magnetmotor, der als Antriebsmotor für ein automatisches Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges dient. Der Elektromotor weist ein Gehäuse 10 und einen Gehäusedeckel 12 auf. Das Gehäuse 10 hat eine grundsätzlich zylindrische Form und ist drehfest mit einem Stator 14 verbunden, der einen z.B. aus Blechen aufgebauten Statorkörper und Phasenwicklungen umfaßt, die in der Figur jedoch nicht im einzelnen gezeigt sind. Ein Rotor 16 ist drehfest mit einer Welle 18 verbunden und dreht relativ zu dem Gehäuse 10 und dem Stator 14. Der Rotor 16 umfaßt einen Rotormagneten 20 und ein Eisenrückschluß 22. Der Rotor 16 und die Welle 18 sind über zwei Wälzlager 24, 26 in dem Gehäuse 10 gelagert. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Wälzlager 24, 26 als Kugellager ausgebildet. Genauer ist das Wälzlager 24 auf der Abtriebsseite des Elektromotors, A-Seite, im Preßsitz in dem Gehäuse 10 gehalten, wie unten noch genauer beschrieben ist. Das Lager 26 auf der B-Seite der Welle 18 ist in einem Anschlußmodul 28 des Elektromotors gehalten. Das Anschlußmodul weist einen Stecker 30 zum Anschließen der Versorgungs- und Signalleitungen des Elek tromotors auf. Das Anschlußmodul 28 ist in das Gehäuse 10 eingepreßt und trägt den Gehäusedeckel 12, der durch eine Deckplatte 32 abgeschlossen ist. Ein Dichtring zwischen dem Anschlußmodul 28 und dem Gehäusedeckel 12 ist mit 34 bezeichnet.
Ferner ist in dem in der Figur gezeigten Elektromotor noch eine Sensoranordnung 36 vorgesehen, die Sensorelemente trägt, welche mit einem separaten Sensormagneten 37 oder dem Rotormagneten 20 zusammenwirken, um die Drehlage, Drehzahl und/oder das Drehmoment des Motors zu erfassen. Die Sensoranordnung ist auf einem Sensorhalter 35 montiert.
Im Bereich des A-seitigen Kugellagers 24 ist in der Welle 18 ein ringförmiger Einstich 38 ausgebildet, der eine Nut zur Aufnahme einer Dichtung 40, insbesondere eines O-Rings, bildet. Der O-Ring, der in den Einstich 38 eingelegt ist, bildet somit eine Dichtung zwischen der Welle 18 und dem Lagerinnenring 42 des Lagers 24. Gleichzeitig dient der O-Ring 40 als Mitnehmer für den Lagerinnenring 42. Der Lagerinnenring 42 ist über eine Wellfeder 44 vorgespannt, die so dimensioniert ist, daß eine gewisse axiale Beweglichkeit des Lagerinnenrings 42 zugelassen wird. Die Wellfeder 44 ist zwischen dem Lagerinnenring 42 und dem Eisenrückschluß 22 des Rotors 16 eingespannt. Anstelle einer Wellfeder 44 können auch andere, dem Fachmann bekannte Mittel zum Vorspannen des Kugellagers 24 eingesetzt werden.
Der Lageraußenring 46 des Kugellagers 24 ist in einem Lagersitz des Motorgehäuses 10 im Preßsitz gehalten, so daß auch die Verbindung zwischen dem Lageraußenring 46 und dem Gehäuse 10, durch den Preßsitz, abgedichtet ist.
Der Einstich 38 ist an seinen Innen- und Außenkanten vorzugsweise abgerundet, um die Gefahr des Brechens der Welle in diesem Bereich zu minimieren.
Die erfindungsgemäße Abdichtung des Elektromotors auf der A-Seite hat den Vorteil, daß sie keine zusätzliche Baulänge oder -höhe des Elektromotors im Bereich des Lagers erfordert und gleichwohl eine zuverlässige und flexible Lagerung der Welle erlaubt. Dadurch wird auch erreicht, daß der Abstand zwischen Sensorplatine 36 und den zugeordneten Steuermagneten nicht dem Einfluß der Addition vieler axialen Toleranzen der Konstruktion unterliegt, weil die Welle in axialer Richtung flexibel gelagert ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in den verschiedenen Ausführungsform von Bedeutung sein.

10: Gehäuse
12: Gehäusedeckel
14: Stator
16: Rotor
18: Welle
20: Rotormagneten
22: Eisenrückschluß
24,26: Wälzlager
28: Anschlußmodul
30: Stecker
32: Deckplatte
34: Dichtring
35: Sensorhalter
36: Sensoranordung
37: Sensormagnet
38: Einstich
40: Dichtung, O-Ring
42: Lagerinnenring
44: Wellfeder
46: Lageraußenring

Claims

Wellendichtung für einen Elektromotor, der eine Motorwelle (18) aufweist, die über wenigstens ein Wälzlager (24) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außendurchmesser der Welle (18) ein ringförmiger Einstich (38) vorgesehen ist, eine Dichtung (40) in den Einstich (38) eingefügt ist und das Wälzlager (24) derart auf die Welle (18) aufgebracht ist, daß die Dichtung (40) zwischen der Welle (18) und dem Wälzlager (24) zu liegen kommt.
Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (40) die Form eines O-Rings hat.
Wellendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstich abgerundete Kanten aufweist.
Elektromotor, insbesondere für ein automatisches Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Rotor (16), einem Stator (14) und einer Motorwelle (18), die in einem Motorgehäuse (10) untergebracht sind, wobei die Motorwelle (18) über wenigstens ein Wälzlager (24) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außendurchmesser der Welle (18) ein ringförmiger Einstich (38) vorgesehen ist, eine Dichtung (40) in den Einstich (38) eingefügt ist und das Wälzlager (24) derart auf die Welle (18) aufgebracht ist, daß die Dichtung (40) zwischen der Welle (18) und dem Wälzlager (24) zu liegen kommt.
Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (40) die Form eines O-Rings hat.
Elektromotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (40) zwischen einem Lagerinnenring (42) des Wälzlagers (24) und der Welle (18) angeordnet ist und der Lagerinnenring (42) durch mindestens eine Wellfeder (44) vorgespannt ist.
Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellfeder (44) zwischen dem Lagerinnenring (42) und dem Rotor (16) eingespannt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lageraußenring (46) des Wälzlagers (24) in dem Motorgehäuse (10) im Preßsitz gehalten ist
Elektromotor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (24) ein Kugellager ist, das Dichtscheiben aufweist.
Elektromotor für ein automatisches Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (40) auf der Getriebeseite (A) des Elektromotors vorgesehen ist, um ein Eindringen von Getriebeöl in das Motorgehäuse (10) zu verhindern.