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Elektrische Maschine
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen
elektrischen Antriebsmotor mit einem mechanischen Getriebe, welches eine in axialer
Richtung belastete Welle aufweist, die gegen einen festen Teil des Motors anliegt.
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Während der Montage dieser Maschinen bildet sich ein gewisses Spiel
zwischen der Welle und den festen Teilen des Motors aus, gegen welche die Welle
anliegt, wobei dieses Spiel durch die Herstellungstoleranzen der zusammengesetzten
Teile bedingt ist.
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Dieses Spiel ist unvermeidbar, jedoch sollte es auf ein Minimum begrenzt
sein, denn es ist die Quelle für in gewissen Anwendungsfällen unerwünschte Geräusche.
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Es ist bereits bekannt, zur Verringerung dieses Spiels einen axialen
Anschlag vorzusehen, der in Form einer einstellbaren Schraube ausgebildet ist, welche
in den festen Teil des Motors eingeschraubt ist und gegen welche ein Ende der Welle
anliegt. Mit diesem Prinzip wird es ermöglicht, daß gesamte Axialspiel während der
Produktion der Maschine auszugleichen, jeddch muß während des Betriebes eine Nachstellung
erfolgen, wenn ein Verschleiß der sich gegenseitig berührenden Elemente auftritt.
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Es ist außerdem bekannt, dieses Spiel automatisch nachzustellen, indem
in die Einstellschraube ein Drehmoment eingeleitet wird, welches von einer Spiralfeder
ausgeübt wird, die mit ihrem in der Mitte liegenden Ende in einen Schlitz am Ende
der Einstellschraube eingreift und mit ihrem anderen Ende an einem festen Teil des
Motors befestigt ist, wobei diese Spiralfeder vorgespannt ist.
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Bei einer solchen Vorrichtung ist es unerläßlich, daß das Gewinde
der Einstellschraube mit einer großen Präzision hergestellt wird, damit eine entsprechende
Drehbewegung der Einstellschraube gewährleistet wird, welche durch eine schlechte
Bearbeitung der tragenden Gewindeflanken behindert werden könnte, sqdaß dieses Element
einen hohen Selbstkostenpreis aufweist.
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Es ist ferner eine Vorrichtung bekanntgeworden, die ein automatisches
Nachstellen des Spiels ermöglicht und von einem Teil gebildet ist, welcher zwischen
das Ende der Welle und einem festen Teil des Motorgehäuses derart frei eingesetzt
ist, daß eine Verschiebung des Keils in Qerrichtung mit Hilfe eines elastischen
Organs dazu führt, daß der Ouerschnitt des Keils im Bereich der Welle proportional.zum
Verschleiß geändert wird.
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Obwohl diese Vorrichtung befriedigend arbeitet, besitzt sie den Nachteil,
daß die Abmessungen der Maschine erheblich vergrößert werden, was bisweilen mit
dem Bestreben unvereinbar ist, die Abmessungen der Maschine auf ein Minimum zu bringen.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile zu vErmeiden und
betrifft zu diesem Zweck eine elektrische Maschine, insbesondere einen elektrischen
Antriebsmotor mit einem mechanischen Getriebe,das eine in axialer Richtung belastete
Welle aufweist, die gegen einen festen Teil des Motors anliegt, sowie eine automatische
Nachstelleinrichtung für das Spiel zwischen der Welle und dem festen Teil des Motors,
und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtung von einem drehbaren Nocken
gebildet ist, der zwischen dem Ende der Welle und einem festen Teil des Gehäuses
des Motors angeordnet ist, sowie von einem elastischen Organ, welches durch ein
Torsionsmoment vorgespannt ist und den Nocken in eine Drehbewegung versetzt, so
daß seine Winkelbewegung dem Spiel proportional ist, welches beim Verschleiß der
gegeneinander anliegenden Organe auftritt.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen,
daß der drehbare Nocken ein bewegliches Element aufweist, welches auf der Achse
der Motorwelle liegt und auf einer Stirnfläche eine schraubenförmig verlaufende
Flanke aufweist, die gegen eine entsprechende Flanke eines gegenüber dem Motorgehäuse
festen Elementes anliegt und auf der Flanke während einer durch die zwischen den
Flanken angeordnete Schraubenfeder hervorgerufene Drehbewegung gleiten kann, wobei
die Schraubenfeder auf die beiden Flanken in entgegengesetzter Richtung wirkende
Kräfte ausübt, so daß das bewegliche Element in axialer Richtung zur Motorwelle
verschoben wird und permanent gegen die Motorwelle anliegt.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Darin zeigen: Fig. 1 eine Querschnittansicht durch den Bereich am Ende der Motorwelle
und des Getriebes, welches mit der erfindungsgemäßen in der Spannstellung dargestellten
Vorrichtung zum automatischen Ausgleich des Spiels ausgestattet ist; Fig 2 eine
Darstellung der in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur automatischen Nachstellung
des Spiels während der Montage; Fig. 3 eine Explosionsdarstellung eines weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatischen
Nachstellung des Spiels; Fig. 4 eine Querschnittansicht durch die in der Fig. 1
gezeigte Vorrichtung, welche in das Motorgehäuse eingesetzt ist; Fig. 5 eine Schnittansicht
entlang der Linie A-A nach Fig. 4; Fig. 6 und 7 Schnittansichten eines weiteren
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatischen Nachstellung
des Spiels in der gespannten bzw. entspannten Stellung und Fig. 8 eine Explosionsdarstellung
der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Vorrichtung zur automatischen Nachstellung des
Spiels während der Montage.
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Der zum Teil in der Fig. 1 dargestellte Antriebsmotor weist eine Ankerwelle
auf, die in eine Schnecke 1 ausläuft, welche in axialer Richtung belastet ist. Die
Schnecke 1 steht mit einem Tangentialrad oder Schneckenrad 2 im Eingriff, welches
zusammen mit dem mechanischen Getriebe in einem Gehäuse 3 untergebracht ist.
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Wenn der Motor in Betrieb ist, dann übt die Schnecke auf die Welle,
an deren Ende sie befestigt ist, eine Axialkraft in der einen oder anderen Richtung
aus, jelnachdem in welcher Richtung sich der Motor dreht.
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Die Einrichtung zum automatischen Spielausgleich befindet sich zwischen
dem Ende 1a der Schnecke 1 und dem Boden 4a einer Ausnehmung 4 des Gehäuses 3.
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Diese Einrichtung ist von einem drehbaren Nocken 5 gebildet, welcher
von einem elastischen Organ 17 gedreht werden kann, das seinerseits zunächst mit
einem Drehmoment vorgespannt ist, so daß die Winkelverschiebung des Nockens proportional
dem auszugleichenden Spiel ist. Der drehbar gelagerte Nocken ist von einem beweglichen
Element 7 gebildet, welches in der Achse der Schnecke 1 angeordnet ist und gegen
die Schnecke anliegt und dessen eine Stirnfläche eine schraubförmig verlaufende
Flanke 8 besitzt. Die schraubenförmig verlaufende Flanke 8 liegt ihrerseits gegen
eine entsprechende Flanke 9 eines festen Elementes 10 an, welches an seinem der
Flanke 9 gegenüberliegenden Ende in einen Zylinderzapfen 11 ausläuft, der in eine
Bohrung 12 des Motorgehäuses 3 eingreift.
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Das feste Element 10 weist seinerseits eine Bohrung 13 auf, in welcher
ein Zylinderzapfen 14 gleiten kann, der mit dem beweglichen Element 7 aus einem
Stück hergestellt ist.
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Das bewegliche Element 7 und feste Element 10 weisen jeweils eine
Ausnehmung 15 und 16 auf,die konzentrisch zu den entsprechenden schraubenförmig
verlaufenden Flanken 8 und 9 angeordnet sind und in denen die Enden einer Schraubenfeder
17 gelagert sind. Die Feder 17 ist mit einer ihrer Windungen 17a in einer Kerbe
18 verankert, die in der Flanke 9 angeordnet ist, und ist in der Ausnehmung 16 gelagert,
während die gegenüberliegende Windung 17b der Feder 17 in einer Kerbe 19 verankert
ist, die in gleicher Weise in der Flanke 8 des beweglichen Elementes 7 vorgesehen
ist. Der drehbar gelagerte NockenS besteht also aus dem festen Element 10, dem beweglichen
Element 7 und der Feder 17 und wird vorgespannt, damit sein Einbau in das Gehäuse
3 des Motors erleichtert wird.
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Zu diesem Zweck ist die Feder 17, die auf dem Zylinderzapfen 14 des
beweglichen Elementes 7 gelagert ist,in der vorbeschriebenen Weise verankert, und
es wird das bewegliche Element 7 solange gedreht, bis die Flanken 8 und 9 sich vollständig
berUhren und die Feder 17 maximal gespannt ist, wobei sie vollständig zwischen den
Ausnehmungen 15 und 16 des beweglichen Elementes 7 und des festen Elementes 10 aufgenommen
wird.
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Das effektive Spannen des drehbar gelagerten Nockens 5 erfolgt dann
automatisch mittels zweier elastischer Hakenzungen 20 und 21, die am Ende des Zylinderzapfens
14 des beweglichen Elementes 7 angeordnet sind und welche einerseits während der
Montage auf Grund ihrer Elastizität in der Bohrung 13 des festen Elementes geleiten
können, um andererseits hinter die vordere Fläche 22 des Elementes 10 zu greifen,
wenn sie aus der Bohrung 13 austreten, um ihre Ausgangsstellung einzunehmen.
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Der drehbar gelagerte Nocken 5 kann auf diese Weise leicht in das
Gehäuse 3 eingebaut werden.
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Wenn alle konstruktiven Bauteile der Maschine montiert sind und infolgedessen
die Schnecke 1 gegen das bewegliche Element 7 des drehbaren Nockens 5 anliegt, dann
wird eine in Form eines Reiters ausgebildete Zwischenscheibe 24 durch eine Öffnung
23 im oberen Teil des Gehäuses 3 zwischen den Boden 4a der Ausnehmung 4 und eine
Schulter 25 des festen ElementeslO geschoben. Die Stärke dieser Zwischenscheibe
24 ist derart gewählt, daß das durch die Fabrikationstoleranzen bedingte Anfangsspiel
ausgeglichen wird, obwohl ein leichtes Spiel zurückbleibt,welches notwendig ist,
um ein Zurückbewegen der Hakenzungen 20 und 21 in die Bohrung 13 zu ermöglichen,
während der drehbare Nocken 5 entspannt wird, wobei dies dadurch geschieht, daß
die beiden Hakenzungen 20 und 21 aufeinander zu bewegt werden.
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Durch die auf diese Weise entspannte Vorrichtung werden mittels der
von der Feder erzeugten Druckkraft auf das feste Element 10 und das bewegliche Element
7 entgegengesetzt gerichtete Kräfte ausgeübt, so daß die Flanken 8 und 9 in Abhänigkeit
von dem Verschließ frei gleiten können und sich das bewegliche Element 7 in axialer
Richtung zur Schneckel bewegt, um permanent gegen die Schnecke 1 anzuliegen.
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Das in den Figuren 3,4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich im wesentlichen von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß der
drehbare Nocken 30 von einer Führungsrolle 31 gebildet ist, die sich um eine senkrecht
zur Schnecke 1 angeordnete Achse 32 drehen kann und in einer Ausnehmung 33 des Gehäuses
3 zwischen dem Boden 33a der Ausnehmung 33 und dem Ende 1a der Schnecke angeordnet
ist.
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Am Umfang der Führungsrolle 31 befindet sich ein Nockenprofil 34,
welches bei einer Drehbewegung der Führungsrolle 31 eine Winkelbewegung ausführt
und gegen welches das Ende 1a der Schnekke 1 anliegt, so daß dadurch die Führungsrolle
1 permanent mit dem Ende la der Schnecke im Eingriff steht.
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Die Drehbewegung der Führungsrolle 31 erfolgt mittels einer Spiralfeder35,
welche um die Achse 32 der Führungsrolle 31 herumgewickelt ist und deren umgebogenen
Enden 35 b und 35 a einerseits in einen axialen Schlitz 36 eingreifen,welcher in
der Achse 32 einer zylindrischen Verlängerung 37 der Führungsrolle 31 vorgesehen
ist und um welche die Spiralfeder 35 herumgewickelt ist, und andererseits in eine
Aussparung 38, welche in der Wandung der Ausnehmung 33 des Gehäuses 3 vorgesehen
ist.
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Die axiale Verankerung des vorbeschriebenen drehbaren Nockens 30 erfolgt
mit Hilfe zweier elastischer Hakenzungen 39 und 40, die durch den gleichen Schlitz
36 auf Abstand gehalten werden, in welchem das Ende 35b der Feder 35 verankert ist,
und die auf Grund ihrer hierdurch erreichten Elastizität während der Montage durch
eine zylinderische Öffnung 41 im Boden der Ausnehmung 33 des Gehäuses 3 hindurch-bewegt
werden können und hinter die vordere Fläche 3a des Gehäuses 3 greifen, wenn sie
ihre Ausgangsstellung einnehmen.
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Um eine leichteMontage der verschiedenen konstruktiven Elemente der
Maschine vornehmen zu können, wird die Führungsrolle 31 vorzugsweise derart eingestellt,
daß der Abstand zwischen der Achse 32, um welche die Führungsrolle 31 gedreht wird,
und dem Berührungspunkt des Nockenprofils 34 mit der Schnecke 1 so klein wie möglich
ist.
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Dies wird dadurch erreicht, daß ein in einen Schlitz 42 des Kopfes
43 des drehbaren Nockens 30 eingesetzter Schraubenzieher gedreht wird, wobei gleichzeitig
die Spiralfeder 35 gespannt wird.
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Wenn die auf den Schraubenzieher ausgeübte Kraft wegfällt, dann dreht
die Spiralfeder 35 die Führungsrolle 31 solange, bis das Nockenprofil 34 gegen das
Ende la der Schnecke 1 zur Anlage kommt.
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Die auf diese Weise ausgeführte Drehung ist dem Anfangsspiel proportional,
welches sich durch die Herstellungstoleranzen ergibt, und die später erfolgende
Drehbewegung ist dem Verschleiß der Konstruktionselemente der Maschine proportional
Das in den Fig. 6,7 und 8 darqestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im
wesentlichen von dem den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß
der drehbare Nocken 5 eine Spanneinrichtung aufweist, die von einem in einem mit
einem Dorn51 versehenen Werkzeuq 50 gebildet ist, wobei der Dorn in eine koaxiale
Bohrung 52 des beweglichen Elementes 7 eingreift und einen Antriebs finger 52 aufweist,
welcher in die Aussparung 54 eingreift, nachdem der Dorn 51 in das hohle Ende des
Zylinderzapfens 11 des festen Elementes 10 eingesetzt ist.
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Dieser Eingriff ermöglicht, daß das feste Element 10 gegenüber dem
beweglichen Element 7 solange gedreht werden kann, bis die entsprechenden Flanken
8 und 9 der Elemente 7 und 10 sich vollständig berühren und die Feder 17, die mit
diesen beiden Elementen im Eingriff steht, vollständig gespannt ist
und
infolgedessen ganz in den Ausnehmungen 15 und 16 der Elemente 7 und 10 aufgenommen
wird.
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In diesem Augenblick deckt sich die Aussparung 54 des festen Elementes
10 mit einer zweiten Aussparung 55, die identisch zur Aussparung 54 ausgebildet
ist und sich im freien Ende des Zylinderzapfens 14 des beweglichen Elementes 7 befindet,
daß der Antriebsfinger 53 in die zweite Aussparung 55 eingreift und diese mit der
ersten Aussparung nach einer Drehbewegung des Werkzeuges 50 verbindet, sodaß das
Werkzeug 50 leicht in die Bohrung 12 des Gehäuses 3 eingesetzt werden kann.
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Der drehbare Nocken 5 wird solange durch das Werkzeug 50 gespannt,
solange alle Konstruktionselemente der Maschine montiert sind.
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Der drehbare Nocken 5 wird nun durch ein einfaches Herausziehen des
Wer-kzeuges SO aus dem Gehäuse 3 entspannt, und durch die Feder 17, welche auf das
feste Element 10 und das bewegliche Element 7 entgegengesetzt gerichtete Kräfte
ausübt,wird bewirkt, daß die Flanken 8 und 9 in Abhängigkeit von dem Anfangsspiel
J, welches durch die Herstellungstoleranzen und durch den im Laufe der Zeit erfolgenden
Verschleiß bedingt ist, aufeinander frei gleiten, wobei sich das bewegliche Element
7 axial zur Schnecke1 verschiebt und permanent gegen diese anliegt.
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Es ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Gegenstandes der
Erfindung auch denkbar, das zum Beispiel am Boden 4 a der Ausnehmung 4 des Gehäuses
3 ein komplementäre Flanke vorgesehen ist oder das diese Flanke mit den Flanken
8 und 9 kombiniert ist, so daß eine Doppelflanke gebildet wird, die an eine zweigängige
Schnecke angepaßt ist, die mit einem entsprechenden Schneckenrad im Eingriff steht.