DE4315826A1 - Aggregat bestehend aus einem Elektromotor und einem anzutreibenden Element - Google Patents

Aggregat bestehend aus einem Elektromotor und einem anzutreibenden Element

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aggregat bestehend aus einem Elektromotor und einem anzutreibenden Element. Bei dem anzutreibenden Element handelt es sich vorzugsweise um eine Kolbenpumpe, deren Kolben von einem Exzenter der Motorwelle angetrieben werden. Das Aggregat besteht aus einem Gehäuse für den elektrischen Motor und einem Gehäuse für das anzutreibende Element. In dem Notorgehäuse ist eine Ankerwelle angeordnet, die in einem ersten Lager (Hilfslager) an dem einen Ende des Gehäuses und in einem zweiten Lager (Hauptlager) am anderen Ende des Gehäuses gelagert ist. An diesem Ende tritt die Ankerwelle aus dem Gehäuse heraus. Das herausragende Ende enthält ein Antriebselement, das mit dem anzutreibenden Element in Eingriff steht, wenn das Motorgehäuse und das Gehäuse für das anzutreibende Element miteinander verbunden sind.
Ein derartiges Aggregat ist z. B. aus der DE-OS 41 18 950 bekannt. Bei dem dort dargestellten Aggregat handelt es sich um ein Motorpumpenaggregat. Das herausragende Ende der Welle ist nicht weiter abgestützt, so daß die Druckkräfte, die auf die Kolben der Pumpe ausgeübt und auf die Ankerwelle übertragen werden, lediglich vom Hauptlager abgestützt werden. Aus der DE-OS 23 60 182 ist bekannt, die Welle an dem herausragenden Ende auf beiden Seiten des Antriebselements zu lagern (Handlager, Pumpenlager), um die Kräfte, die auf das Antriebselement wirken, gut abstützen zu können. Gleichzeitig wird in der Schrift vorgeschlagen, für das andere Ende der Welle auf eine Lagerung zu verzichten.
Die in der DE-OS 23 60 182 vorgeschlagene Anordnung Anordnung hat aber den Nachteil, daß, wenn das dritte Lager (Pumpenlager) fest mit dem Gehäuse des anzutreibenden Elementes verbunden ist, der Elektromotor nur dann in seiner Funktionstüchtigkeit überprüft werden kann, wenn die beiden Gehäuse miteinander verbunden sind. Sind sie nämlich nicht verbunden, so ist die Ankerwelle nur in einem Punkt, nämlich dem Hauptlager, abgestützt. Ein Probebetrieb des Motors würde, da die Welle nicht ausreichend abgestützt ist, zu seiner Beschädigung führen.
Aus der DE-OS 41 28 110 ist ein Elektromotor mit einer an der Motorwelle angebrachten Schnecke bekannt, bei dem drei Lager vorgesehen sind. Zwei Lager befinden sich zu beiden Seiten der Schnecke, ein weiteres Lager an dem Ende der Welle, das der Schnecke abgewandt ist. Die beiden Lager an der Schnecke sind aber nicht so dimensioniert, daß sie eine Durchbiegung der Welle verhindern können. Daher muß das weitere Lager als selbsteinstellendes Lager ausgebildet sein.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Aggregat so auszubilden, daß die Welle derart gelagert ist, daß im Normalbetrieb die Welle ausreichend abgestützt ist und daß ein Probebetrieb (Testphase) des Elektromotors, bei dem das Gehäuse des Motors mit dem Gehäuse des anzutreibenden Elementes nicht verbunden ist, möglich ist, ohne daß dies zu einer Beschädigung des Motors führt.
Das Motorgehäuse soll möglichst leicht bauen, weiterhin sollen Motorgehäuse und das Gehäuse des anzutreibenden Elements möglichst einfach miteinander verbunden werden können.
Es wird daher vorgeschlagen, daß in dem Gehäuse für das anzutreibende Element ein drittes Lager (Pumpenlager) für die Welle angeordnet ist. Das zweite und dritte Lager sind derart ausgestaltet, daß sie im wesentlichen alle Kräfte, die während des Normalbetriebs des Aggregats auf die Welle ausgeübt werden, auf nehmen. Weiterhin soll das erste Lager so ausgebildet sein, daß es zusammen mit dem zweiten Lager die Kräfte auf nimmt, die in einem Probebetrieb des Motors auftreten.
Wie schon erläutert, handelt es sich bei dem Aggregat vorzugsweise um ein Motorpumpenaggregat, so daß die anzutreibenden Elemente Kolben einer Kolbenpumpe sind und der Antrieb an der Motorwelle aus einem exzentrisch gelagerten Nocken besteht, der an die Kolben der Pumpe angelegt ist.
Da das erste Lager (Hilfslager) nur geringe Kräfte aufnehmen muß, reicht eine einfache Konstruktion dieses Lagers aus. Dazu besteht es vorzugsweise aus einem tonnenförmigen Zapfen, der in einer Bohrung geführt wird. Vorzugsweise ist der Zapfen am Motorgehäuse mittels einer Niet befestigt. Die Bohrung ist eine axiale Sackbohrung in der Motorwelle, die sich zu einer Stirnseite hin öffnet. Das zweite und dritte Lager (Haupt- und Pumpenlager) können als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet werden.
Das zweite Lager (Hauptlager) ist zwar mit dem Motorgehäuse verbunden, stützt sich aber im wesentlichen am Gehäuse des anzutreibenden Elementes an, wenn die beiden Gehäuse miteinander verbunden sind.
Dies kann einerseits dadurch geschehen, daß das zweite Lager (Hauptlager) nur zum Teil in eine Vertiefung am Motorgehäuse steckt und bei der Zusammenführung der beiden Gehäuse in eine gegenüberliegende Vertiefung des Gehäuses des anzutreibenden Elementes eingesteckt wird.
Dies hat den Vorteil, daß das Lagerschild, das das Motorgehäuse verschließt und das zweite Lager hält, aus Kunststoff hergestellt werden kann.
Im Normalbetrieb werden nämlich die Kräfte, die auf das zweite Lager wirken, auf das Gehäuse des anzutreibenden Elements geleitet. Im Probebetrieb treten keine so großen Kräfte auf, so daß es ausreicht, wenn das zweite Lager von einem Kunststoffschild gehalten wird.
Das Gehäuse kann aber auch eine in das Gehäuseinnere hinein sich öffnende Vertiefung aufweisen, in der das zweite Lager angeordnet ist. Diese Vertiefung entspricht einer Erhöhung nach außen, die in eine entsprechende Vertiefung des Gehäuses für das anzutreibende Element einsteckbar ist. Auf diese Weise wird ebenfalls erreicht, daß die Lagerkräfte letztlich am Gehäuse des anzutreibenden Elements abgestützt werden.
Die Erfindung soll im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele, dargestellt in zwei Figuren, näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt ein Motorpumpenaggregat im Schnitt. Es besteht aus einem Motorgehäuse 1 und einem Pumpengehäuse 2. Diese sind durch Schrauben 3, von denen eine gezeigt ist, miteinander verbunden. Durch beide Gehäuse hindurch erstreckt sich eine Ankerwelle 4. Das Motorgehäuse 1 ist im wesentlichen symmetrisch zur Ankerwelle 4. Bei dem Pumpengehäuse 2 handelt es sich um einen Block mit mehreren Bohrungen, die u. a. auch Pumpenkolben enthalten. Es können aber auch (hier nicht dargestellte) Ventile in dem Pumpengehäuse 2 vorgesehen sein, mit deren Hilfe eine Steuerung des durch die Pumpe hervorgerufenen Druckmittelstroms bewirkt wird.
Innerhalb des Motorgehäuses 1 trägt die Ankerwelle 4 einen Anker 5 mit Wicklungen 6. Weiterhin ist ein Kollektor 7 vorgesehen, über den die Wicklungen 6 mit Strom versorgt werden. Bürsten 8 kontaktieren den Kollektor 7. Die Bürsten 8 sind am Lagerschild des Motorgehäuses 1 befestigt. Im Motorgehäuse angeordnet sind Permanentmagnete 9, die in Wechselwirkung mit den durch die Wicklungen 6 erzeugten Magnetfelder den Motor antreiben.
Die Welle 4 ist in drei Punkten gelagert. Das erste Lager oder Hilfslager 10 besteht aus einem tonnenförmigen Zapfen 11, der mittels einer Niet 12 am Boden 13 des Motorgehäuses 1 befestigt ist, der dem Pumpengehäuse 2 abgewandt ist. Der Zapfen 11 erstreckt sich axial in den Innenraum des Motorgehäuses 1 hinein.
Die Ankerwelle 4 weist eine Sackbohrung 14 auf, die axial zur Ankerwelle 4 verläuft und sich zu der Stirnseite der Ankerwelle 4 hin öffnet, die dem Boden 13 gegenüberliegt. Der Zapfen 11 ragt in diese Sackbohrung 14 hinein, wobei der Außendurchmesser des Zapfens 11 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Sackbohrung 14. Auf diese Weise ist ein einfaches Hilfslager 10 realisiert.
Das zweite Lager oder Hauptlager 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kugellager realisiert. Der äußere Lagerring 16 des Kugellagers steckt in einer Ausnehmung 17 im Motorgehäuse 1, die sie nach außen hin öffnet. Die Ausnehmung ist nicht sehr tief, so daß das Lager 15 aus dem Motorgehäuse 1 herausragt. Durch das Hauptlager 15 hindurch reicht die Ankerwelle 4 nach außen und weist an ihrem herausragenden Ende einen Pumpenexzenter 18 auf. Noch weiter außen ist die Ankerwelle 4 in einem dritten Lager (Pumpenlager 19) gehalten. Dieses Lager ist in diesem Ausführungsbeispiel als Nadellager ausgebildet. Es befindet sich vollständig in einer Bohrung im Pumpengehäuse 2. Kräfte auf dieses Lager werden vollständig vom Pumpengehäuse aufgenommen.
In dem Pumpengehäuse befinden sich quer zur Ankerwelle 4 Bohrungen 20, in denen Pumpenkolben 21 geführt sind. Die Pumpenkolben 21 bilden in bekannter Weise zusammen mit Ein- und Auslaßventilen eine Pumpe. Die Kolben 21 sind über ein Nadellager 22 an dem Pumpenexzenter 18 der Ankerwelle 4 abgestützt. Die drehende Ankerwelle 4 versetzt die Kolben mittels des Pumpenexzenters 18 in eine Hin- und Herbewegung.
Das Pumpengehäuse weist eine Vertiefung 23 auf, die, wenn Motorgehäuse 1 und Pumpengehäuse 2 miteinander verbunden sind, der Ausnehmung 17 am Motorgehäuse 1 gegenüberliegt. Das Hauptlager 2 wird in der Ausnehmung 17 bzw. der Vertiefung 23 gehalten, wobei aber das Hauptlager 2 über einen wesentlich größeren Teil seiner Länge im Pumpengehäuse 2 steckt, so daß Kräfte, die auf das Hauptlager 15 wirken, im wesentlichen vom Pumpengehäuse 2 abgestützt werden.
Wichtig ist aber, daß das Hauptlager 15 mit dem Motorgehäuse 1 verbunden ist. Wenn also Motorgehäuse 1 und Pumpengehäuse 2 voneinander getrennt sind, befindet sich das Hauptlager 15 am Motorgehäuse 1.
Da die Kräfte auf das Hauptlager 15, wie schon erläutert, im wesentlichen vom Pumpengehäuse 2 abgestützt werden, kann das Motorgehäuse 1 wie folgt ausgebildet werden. Es besteht aus einem Topf 24, der zum Pumpengehäuse 2 hin offen ist. Hier wird das Motorgehäuse 1 durch ein Lagerschild 25 abgeschlossen. Das Lagerschild kann, da es keine großen Kräfte aufnehmen muß, aus Kunststoff hergestellt sein. Es ist ebenfalls topfförmig und wird in den Topf 24 des Notorgehäuses 1 hineingesteckt, und zwar derart, daß die jeweils offenen Seiten einander zugewandt sind. Damit das Lagerschild 25 nicht vollständig in den Topf 24 des Motorgehäuses 1 hineinrutscht, sind Nasen 26 vorgesehen, die über den Innendurchmesser des Topfes 24 des Motorgehäuses 1 hinausragen und zwischen einem Bund 27 am Motorgehäuse 1 und dem Pumpengehäuse 2 eingeklemmt werden. Durch den nach außen ragenden Bund 27 werden die Schrauben 3 hindurchgesteckt, die das Motorgehäuse 1 mit dem Pumpengehäuse 2 verbinden.
In der Fig. 2 ist eine etwas andere Ausführungsform des Motorgehäuses 1 dargestellt.
Das Motorgehäuse 1 besteht wiederum aus einem Topf 24, der sich aber nicht zum Pumpengehäuse 2, sondern von diesem weg öffnet. Die offene Seite des Topfes 24 ist durch einen Deckel 30 verschlossen, wobei das Hilfslager 10 an dem Deckel 30 befestigt ist. Der Boden 31 des Topfes 24 weist eine Ausbeulung 32 auf, die sich nach außen erstreckt und sich nach innen öffnet. Die Öffnung hat einen gerade so großen Durchmessers, daß das Hauptlager 15 aufgenommen werden kann. Da die Ausbeulung sich nach außen erstreckt, paßt sie gerade in die Ausnehmungen 23 im Pumpengehäuse 2 hinein. D.h., daß das Motorgehäuse 1 mit seiner Ausbeulung 32 in das Pumpengehäuse 2 eingesteckt wird. Dies hat zur Folge, daß die Kräfte auf das Hauptlager 15 wiederum im wesentlichen vom Pumpengehäuse 2 abgestützt werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Schrauben 3, mit denen das Motorgehäuse 1 am Pumpengehäuse 2 befestigt wird, sich im Inneren des Motorgehäuses 1 befinden. In den anderen Merkmalen entspricht die Ausführung nach Fig. 1 der Ausführung nach Fig. 2.
Das Pumpengehäuse 2 ist entsprechend Fig. 1 angeordnet und wurde daher daher nicht erneut dargestellt.

Claims (8)

1. Aggregat bestehend aus einem Elektromotor und einem anzutreibenden Element,
bestehend aus einem Gehäuse (1) für einen elektrischen Motor und einem Gehäuse (2) für ein anzutreibendes Element (21),
in dem Motorgehäuse (1) ist eine Ankerwelle (4) angeordnet, die in einem ersten Lager (10) an dem einen Ende des Gehäuses (1) und in einem zweiten Lager (15) am anderen Ende des Gehäuses gehalten ist, wobei die Ankerwelle durch das Ende des Gehäuses (1) mit dem zweiten Lager (15) nach außen herausragt und das herausragende Ende ein Antriebselement (18) aufweist, daß, wenn die Gehäuse (1 und 2) miteinander verbunden sind, im Eingriff steht mit dem anzutreibenden Element (21),
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) des anzutreibenden Elements (21) ein drittes Lager (19) für die Ankerwelle (4) angeordnet ist, wobei das zweite und dritte Lager (15,19) derart ausgebildet sind, daß sie im wesentlichen alle Kräfte, die im Normalbetrieb auf die Welle ausgeübt werden, aufnehmen können, und daß das erste Lager (10) so ausgestaltet ist, daß es zusammen mit dem zweiten Lager (15) die Kräfte aufnimmt, die beim Probebetrieb des Motors auftreten.
2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anzutreibende Element ein Pumpenkolben (21) und das Antriebselement ein Exzenter (18) ist.
3. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lager (10) aus einem tonnenförmigen Zapfen (11) besteht, der in einer Bohrung (14) angeordnet ist.
4. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tonnenförmige Zapfen (11) mittels einer Niet (12) am Motorgehäuse (1) befestigt ist und daß die Bohrung als Sackbohrung (14) ausgebildet ist, die axial in der Ankerwelle (4) ausgebildet ist und sich zu einer Stirnseite der Ankerwelle (4) hin öffnet.
5. Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite und dritte Lager (15,19) als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet sind.
6. Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (15) im wesentlichen im Pumpengehäuse abgestützt, aber am Motorgehäuse (1) befestigt ist.
7. Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (15) einen äußeren Lagerring (16) aufweist, der in einer Ausnehmung (17) am Motorgehäuse über eine Teillänge eingesteckt ist, so daß der Lagerring (16) aus dem Gehäuse herausragt, und daß im Pumpengehäuse (2) eine entsprechende Ausnehmung (23) vorgesehen ist, in der der herausragende Teil des Lagerrings (16) einsteckbar ist.
8. Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (1) eine Ausbeulung (32) aufweist, die nach außen herausragt und sich in das Innere des Motorgehäuses (1) hin öffnet, wobei in die entsprechende Vertiefung das zweite Lager (15) eingesetzt ist und wobei die Ausbeulung (32) in die Ausnehmung (23) im Pumpengehäuse (2) einsteckbar ist.
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