DE2834834A1

DE2834834A1 - Elektrische maschine

Info

Publication number: DE2834834A1
Application number: DE19782834834
Authority: DE
Inventors: Manfred Dreyer; Walter Hagenlocher; Karl Kleebaur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1980-02-21

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Wenn elektrische Maschinen, im besonderen Drehstromgeneratoren in Kraftfahrzeugen, bei starken Temperaturschwankungen betrieben werden, die ihre Ursache beispielsweise in der Eigenwärmung oder in der Erwärmung durch die Umgebungsverhältnisse haben, dann muß den mechanischen Verformungen durch die unterschiedliche Ausdehnung infolge der Temperaturschwankungen besondere Beachtung geschenkt werden. Vor allen dann, wenn die Läuferwelle aus Stahl und das Maschinengehäuse aus Aluminium gefertigt ist, treten wegen des etwa doppelt so großen Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium gegenüber dem von Stahl in den Lagern der Läuferwelle erhebliche mechanische Spannungen auf. Bei den bekannten Maschinen hat man das Problem so gelöst, daß ein Lager im Maschinengehäuse axial fest eingespannt ist und die temperaturbedingte unterschiedliche Ausdehnung von Welle und Gehäuse über das schwimmend ausgebildete zweite Lager ausgeglichen wird. Bei einer Verwendung von Wälzlagern, beispielsweise von Kugellagern, ist dann der Innenring des zweiten Lagers auf die Läuferwelle fest aufgezogen, der Außenring ist in der Lagerbuchse in axialer Richtung verschiebbar gehaltert. Ein Nachteil der bekannten Maschinen ist, daß - wenn sie als Generatoren an Verbrennungsmotoren montiert sind - mit dem Ansteigen der Schüttelkräfte häufig die Bohrung für den Außenring des zweiten Lagers ausgeschlagen wird, die Schüttelfestigkeit also nicht den Anforderungen genügt. Außerdem besteht die Gefahr, daß das Wälzlager-Außenring mit der Maschinenwelle mitläuft.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Nerkjnalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ihre Schüttelfestigkeit wesentlich erhöht wird dadurch, daß die Relativbewegung bei der Schüttelbeanspruchung nicht zwischen dem harten Außenring des Wälzlagers und dem weichen Aluminium der Bohrung im Maschinengehäuse stattfindet, sondern zwischen dem harten Innenring und der ebenfalls harten Oberfläche der Läuferwelle. Weiterhin bedeutet die Verlegung des Schiebesitzes von dem größeren Durchmesser des Außenrings auf den kleineren Durchmesser des Innenrings bei den heute üblichen Fertigungstoleranzen eine Maßeinengung des Schiebesitzes. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die bisher übliche Herstellung eines formgenauen Schiebesitzes mit hohem Traganteil in dem raltiv labilen Aluminiumgehäuse umgangen und durch einen Festsitz an dieser Stelle ersetzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Paarung von den geschliffenen Flächen des Wälzlager-Innenrings und der Läuferwelle-Oberfläche wird ein hoher Traganteil geschaffen. Bei einer Maschine mit Schleifringen oder einem Kollektor ist durch die erfindungsgemäße Verbesserung des Lagers eine Erhöhung der Kohlenbürsten-Standzeit möglich. Schließlich können mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Reihe der bekannten aufwendigen Maßnahmen gegen das Ausschlagen des Wälzlagersitzes im Aluminiumgehäuse und die Maßnahmen zur Geräuschminderung entfallen, beispielsweise das Ausdrehen mit einer geringen Rauhtiefe und das Druckrollieren zum Erhöhen der Druckfestigkeit, das Verwenden breiterer Wälzlager zum Verringern der Flächenpressung, das Einfügen eines O-Rings aus Gummi zur Dämpfung und das Einsetzen einer Stahlbuchse in das Aluminiumgehäuse.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt anspruch angegebenen elektrischen Maschine möglich.
Das Einfügen eines federnden Elements gleicht das Lagerspiel zwischen dem festen und dem verschiebbaren Lager aus und trägt somit zur Geräuschminderung bei. Eine weitere Verbesserung bringt das Einfügen einer dämpfenden Hülse oder einer Metallhülse zwischen dem älzlager-Inenring und der Läuferwelle. Der Schiebesitz kann an einer beliebigen Stelle zwischen der Stelle, der Hülse und dem Innenring vorgesehen sein.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Skizze eines Läufers mit einer Läuferwelle und ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 drei Varianten der Erfindung und die Figuren 3 und 4 Ausführungsbeispiele mit Dämpfungshülsen.
Beschreibung der Erfindung Figur 1 zeigt eine Läuferwelle 11 mit einem aufgesetzten Rotor 12 sowie mit auf einem Träger aufgesetzten Schleifringen 13. Die Schleifringe 13 gehören nicht zur Erfindung, die Erfindung kann auch bei Kommutatormaschinen oder bei Maschinen mit Kurzschlußläufer verwendet werden. Ein dem ersten Wellenende 14 zugeordnetes erstes Lager ist nicht eingezeichnet. Das zweite Wellenende 15 ist mit Hilfe eines zweiten Lagers 16 im Maschinengehäuse 17 gelagert. Das zweite Lager 16 ist als Wälzlager, speziell als Kugellager, ausgebildet. Es weist einen Innenring 18 und einen Außenring 19 auf. Der Außenring 19 ist fest in eine Bohrung 21 des Maschinengehäuses 17 eingepreßt. Zwischen dem Ende 15 der Läuferwelle 11 und dem Innenring 18 besteht ein leichtes Spiel, so daß die Welle 11 im Innenring 18 axial verschiebbar ist. An einem übergang zwischen der Läuferwelle 11 und ihrem zweiten Ende 15 ist eine als Anschlag wirkende Schulter 22 vorgesehen. Auf dem Wellenende 15 ist zwischen dem Innenring 18 und der Schulter 22 eine als Federelement wirkende Spiralfeder 23 aufgeschoben. Die Schulter 22 kann aber auch entfallen und die Spiralfeder 23 kann direkt gegen den Träger 24 der Schleifringe drücken. In Figur 1 ist die Spiralfeder 23 reibschlüssig zwischen dem Innenring 18 und der Schulter 22 eingespannt.
Figur 2a zeigt eine Möglichkeit, die Spiralfeder 23 form schlüssig einzuspannen. Mindestens eines der beiden Enden 25 und 26 der Spiralfeder ist in Richtung der Langsachse der Generatorwlle 11 abgebogen. Das auf der Seite des Innenrings 18 abgebogene Ende 25 ist in eine Ausnehmung 27 des Innenrings 18, das auf der Seite der Schleifringe 13 abgebogene Ende 26 der Spiralfeder 23 ist in eine Ausnehmung 28 in der Schulter 22 der Läuferwelle 11 eingesteckt.
Eine Variante davon ist in Figur 2b vorgestellt. Auf dem Innenring 18 ist eine Zwischenscheibe 29 befestigt. Das Befestigen kann beispielsweise durch Kleben oder Schweißen erfolgen. Das Ende 25 der Spiralfeder 23 ist radial von dem Ende 15 der Läuferwelle 11 weggebogen und in eine Ausnehmung 31 der Zwischenscheibe 29 gesteckt.
Eine weitere Variante zeigt Figur 2c. In den Innenring 18 ist eine Metallhülse 32 fest eingesetzt. Zwischen dem Ende 15 der Läuferwelle 11 und der Metallhülse 32 herrscht etwas Spiel, so daß sich das Wellenende 15 innerhalb der Metallhülse 32 axial verschieben kann. Der Übergang zwischen der Spiralfeder 23 und dem umgebördelten Rand 33 der Metallhülse 32 kann - entsprechend den bisher schon beschriebenen Ausführungsbeispielen - durch Reibschluß oder durch Formschluß erfolgen.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer zur Dämpfung und zum Ausgleich dienenden Hülse 34. Die Hülse 34 weist einen Kragen 35 auf. Der Kragen 35 reicht vom Innenring 18 bis zur Schulter 22 der Läuferwelle 11 und übernimmt die Funktion der Spiralfeder 23 der bisherigen Ausführungsbeispiele. . Ein Schiebesitz besteht zwischen dem Wellenende 15 der Läuferwelle 11 und der Hülse 34. In radialer Richtung wirkt die Hülse 34 zwischen dem Wellenende 15 und dem Innenring 18 als schwingungsdämpfendes Element.
Die Figuren 4a und 4b zeigen Varianten des Ausführungsbeispiels nach Figur 3. Die Hülse 34 ist in beiden Fällen durchgehend, also ohne Kragen 35, ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4a ist als federndes Element eine Spiralfeder 23 eingesetzt, im Ausführungsbeispiel nach 4b ein einzelner O-Ring 36.

Claims

Ansprüche 1. Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, mit eine im Maschinengehäuse in zwei Lagern gelagerten Läuferwelle, wobei das eine Wellenende im ersten der beiden Lager axial fest und das andere Wellenende im zweiten Lager axial verschiebbar gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (16) als Wälzlager und daß der Übergang zwischen dem Außenring (19) des zweiten Lagers (16) und dem Maschinengehäuse (17) als Festsitz und der Übergang zwischen dem Innenring (18) des zweiten Lagers (16) und dem Ende (15) der Läuferwelle (11) als Schiebesitz ausgebildet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Läuferwelle (11) ein Anschlag (22) vorgesehen ist und daß zwischen dem Anschlag (22) und dem Innenring (18) ein federndes Element (23) angeordnet ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (23) auf Druck beansprucht ist.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (23) als Spiralfeder ausgebildet ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit wenigstens einem Schleifring, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schleifring (13) als Anschlag (22) verwendet ist.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einem Kommutator, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator als Anschlag (22) verwendet ist.
7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (23) reibschlüssig zwischen dem Innenring (18) und dem Anschlag (22) eingesetzt ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (23) formschlüssig zwischen dem Innenring (18) und dem Anschlag (22) eingesetzt ist.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende (25, 26) der Spiralfeder (23) abgebogen und in eine entsprechende Ausnehmung (27/28) im Innenring (18)/Anschlag (22) gesteckt ist.
10. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Innenring (18) eine Zwischenscheibe (29) befestigt ist.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende (25, 26) der Spiralfeder (23) abgebogen und in eine entsprechende Ausnehmung (31/28) in der Zwischenscheibe (29)/im Anschlag (22) gesteckt ist.
12. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenring (18) und dem Ende (15) der Läuferwelle (11) eine Hülse (34) mit dämpfenden Eigenschaften eingeschoben ist.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (34) aus elastischem Material besteht und daß die Funktion des federnden Elements (23) durch einen Kragen (35) der hülse (34) übernommen ist.
14. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenring (18) und dem Ende (15) der Läuferwelle (11) eine Metallhülse (32) eingeschoben ist.
15. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 bis 8, 12, 14, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element als O-Ring (36) ausgebildet ist.