DE4426959A1

DE4426959A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE4426959A1
Application number: DE19944426959
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Volz; Dieter Dinkel
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Elektromotor ist z. B. in der DE 41 32 609 A1 beschrieben. Als Anker ist hier ein Exzenter vorgesehen, der radial zur Ankerwelle angeordnete Pumpenkolben antreibt. Der Ständer des Elektromotors wird aus einem Gehäuse und darin befestigten Permanentmagneten gebildet, der Läufer weist einen Anker auf, der mit Wicklungen versehen ist, die über einen Kollektor mit Strom versorgt werden. Zwischen dem Ex zenter und dem Anker ist ein Doppellager vorgesehen. Das ankerseitige Ende der Welle weist keine weitere Lagerung auf, so daß es sich hierbei um eine sogenannte freifliegen den Welle handelt.

Auf den Exzenter werden Radialkräfte ausgeübt, die zur einer Verbiegung der Welle sowie zu einer Verkippung gegenüber der ursprünglichen Achse führen. Da jedes Lager eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist, erfolgt gleichzeitig ein Versatz der Welle gegenüber der Einbauachse.

In der DE-OS 20 25 621 ist eine derartige Durchbiegung der Welle explizit dargestellt. Es wird festgestellt, daß die Durchbiegung der Ankerwelle zu einer Beschädigung der Drähte der Ankerwinklungen führen kann. In dieser Schrift wird vor geschlagen, die Ankerwelle in drei Punkten zu unterstützen, nämlich zu beiden Seiten des Ankers sowie zusätzlich am Wel lenende nahe dem Antriebselement.

Ein Durchbiegen der Welle kann dadurch aber noch nicht voll ständig verhindert werden.

Wie schon erläutert, führte die Einleitung einer Radialkraft in das Antriebselement zu einer Verbiegung der Welle sowie zu einer Kippung und einem Versatz der Wellenachse zur Ein bauachse.

Damit wird auch der Schwerpunkt des Läufers aus der Drehach se heraus versetzt. Dies hat eine Unwucht zur Folge.

Eine derartige Unwucht soll aber möglichst vermieden werden, da durch die zusätzlich auftretenden Fliehkräfte die Lager beschädigt werden und stärkere Laufgeräusche auftreten. Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe einen Elektromotor zu konstruieren, der eine hohe Laufruhe aufweist, und dessen Betrieb nicht zu einer Beschädigung der Wellenlagerung führt.

Dazu wird vorgeschlagen, daß bei einem Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 die Nachgiebig keit des Lagers derart auf die Parameter der Welle, die de ren Durchbiegung bestimmen, abgestimmt ist, daß bei einer Einwirkung von Radialkräften auf das Antriebselement der gemeinsame Schwerpunkt der Welle und der mit ihr verbundenen Teile keinen radialen Versatz erfährt.

Eine derartige Belagerung kann auch dann erfolgen, wenn die Ankerwelle zu beiden Seiten des Abtriebselements gelagert ist, wie dies z. B. in der DE-OS 23 60 182 beschrieben ist. Die Nachgiebigkeit der beiden Lager kann dann durchaus un terschiedlich sein, wobei das Lager, das weiter vom Schwer punkt entfernt ist, weicher und damit nachgiebiger ist als das Lager, das näher am Schwerpunkt ist.

Die Auslegung der Lagerung bietet sich insbesondere auch dann an, wenn das ankerseitige Ende der Welle nicht durch ein Lager abgestützt ist, also eine sogenannte freifliegende Welle vorgesehen ist.

Die Auslegung der Lagerung des Elektromotors bietet sich vor allem dann an, wenn sehr große radiale Kräfte ausgeübt wer den, dies ist z. B. dann der Fall, wenn als Antriebselement ein Exzenter vorgesehen ist, der dazu dient den Kolben einer Kolbenpumpe anzutreiben, mit den hohe Drücke erzeugt werden, wie sie z. B. in Antiblockiersystemen für Kraftfahrzeuge not wendig sind.

Im folgenden wird anhand eine Ausführungsbeispiels die Er findung näher erläutert.

In der Figur ist im unteren Teile eine Ankerwelle mit ihren beiden Lagerstellen dargestellt. Darüber befindet sich im gleichen Maßstab ein Durchbiegungsdiagramm.

Auf der Ankerwelle 1 befindet sich ein Läufer 2. Dieser be steht im wesentlichen aus einem Anker mit Wicklungen.

Ein Kollektor 3 ist schematisch dargestellt, über den Kol lektor werden die Wicklungen des Anker mit Strom versorgt. Im Endbereich der Ankerwelle 1 befindet sich ein Exzenter 4, der zum Antrieb von hier nicht dargestellten Pumpenkolben dienen.

Die Ankerwelle 1 ist in zwei Punkten unterstützt. Ein erstes Lager 6 befindet sich auf einem Lagerzapfen im Anschluß an dem Exzenter 4. Ein zweites Lager 6 befindet sich auf der Welle 1. Die beiden Lager 5 und 6 schließen den Exzenter 44 ein.

Die Ankerwelle 1 ist freifliegend ausgelegt, so daß das an kerseitige Wellenende nicht in einem Lager geführt ist.

Die beiden Lager 5 und 6 weisen jeweils eine gewisse Nach giebigkeit bzw. Spiel auf. Diese Nachgiebigkeit bzw. dieses Spiel ist durch die Federn 7 und 8 symbolisch angedeutet. Die Federn 7 und 8 stellen somit Ersatzsymbole für das Ver halten der Lager bei Belastung in axialer Richtung dar.

Die Ankerwelle 1 und die sich mit ihr drehenden Teile wie Läufer 2 und Kollektor 3 weisen einen gemeinsamen Schwer punkt 9 auf, der im Bereich des Läufers 2 liegt, also außer halb des Achsbereichs, der von den beiden Lagern 5 und 6 eingeschlossen wird. Solange die Welle 1 nicht belastet ist, befindet sich der Schwerpunkt 9 auf der Grundachse 10, die gleichzeitig die Rotationsachse darstellt.

Im oberen Teil der Figur ist ein Diagramm 20 dargestellt, dessen Längsachse 21 der Längsausdehnung der Ankerwelle 1 entspricht. Die Längsachse 21 ist im gleichen Maßstab darge stellt wie die Ankerwelle 1. Auf der Hochachse 22 des Dia gramms 20 ist ausgehend von der Nullinie 23 die Auslenkung der Ankerwelle 1 in jedem Längsabschnitt dargestellt. Wird nun entsprechend dem dargestellten Pfeil 24 eine Radialkraft auf den Exzenter 4 ausgeübt, so sind zwei Reaktionen der Ankerwelle 1 zu beobachten. Zunächst ist eine Durchbiegung zu beobachten, wobei zunächst vorausgesetzt ist, daß die Lager 5 und 6 kein Spiel und keine Nachgiebigkeit haben. Im Bereich zwischen den Lagern 5 und 6 wird die Ankerwelle in Form eines Kreisabschnitts durchgebogen und im Bereich des Läufers 2 eine Kippung erfahren, die in Verlängerung der Durchbiegung liegt.

Die sich einstellende Achslinie der Ankerwelle 1 ist gestri chelt (Kurve 30) im Diagramm 20 dargestellt. Die Durchbie gung der Ankerwelle und die damit verbundene Verkippung führt dazu, daß der Schwerpunkt S deachsiert wird und die Position S′ einnimmt.

Geht man andererseits davon aus, daß die Ankerwelle 1 voll kommen steif ist, die Lager 5 und 6 aber eine gewisse Nach giebigkeit und bzw. Spiel aufweisen, so wird die Ankerwelle 1 als Ganzes gegenüber der Grundachse 10 versetzt und je nach dem wie Nachgiebigkeit und Spiel der Lager zueinander ausgelegt ist, eine leichte Kippung erfahren. Die sich in diesem Fall einstellende Achslinie ist mit 31 bezeichnet.

Im Ausführungsbeispiel ist die Nachgiebigkeit des ersten Lagers 5 größer als dieses zweiten Lagers 6, so daß sich für diesen Fall bei Einleitung einer Radialkraft im Exzenter der Lagerzapfen stärker versetzt wird, als der Ankerwellen bereich im zweiten Lager 2.

Da der Versatz in den beiden Lagern unterschiedlich ist er gibt sowohl ein Versatz der Welle als auch eine Kippung.

Tatsächlich wird sowohl die Ankerwelle eine gewisse Längs nachgiebigkeit als auch die Lager eine gewisse Radialnach giebigkeit bzw. Spiel aufweisen, so daß sich insgesamt eine Biegelinie 32 ergibt, die im Diagramm 20 durchgezogen darge stellt ist. Die Spiellager bzw. ihre Nachgiebigkeiten lassen sich nun auf die Längselastizität der Ankerwelle derart ab stimmen, daß bei Einleitung einer Kraft in den Exzenter 4 der Schwerpunkt S wiederum auf die Grundachse 10, d. h. der Nullinie 23 zu liegen kommt.

Die wiederum bedeutet, daß keine Exzentrizitäten auftreten und die Ankerwelle mit Läufer insgesamt auch bei Belastung keine Unwucht aufweist. Dies bewirkt insgesamt einen ruhige ren Lauf der Welle.

Bezugszeichenliste

1 Ankerwelle
2 Läufer
3 Kollektor
4 Exzenter
5 erstes Lager
6 zweites Lager
7 Federsymbol
8 Federsymbol
9 Schwerpunkt
10 Grundachse
20 Durchbiegediagramm
21 Längsachse
22 Hochachse
23 Nullinie
24 Kraftpfeil
30 Biegelinie ohne Lagerspiel
31 Versatzlinie durch Lagerspiele
32 Biegelinie mit Lagerspiel
34 Versatz erstes Lager
35 Versatz zweites Lager.

Claims

1. Ankerwelle (1) an der ein Läufer (2) befestigt ist und die an ihrem einen Ende in ein Antriebselement (4) übergeht, wobei die Ankerwelle (1) zumindest zwischen dem Läufer (2) und dem Antriebselement gelagert ist und wobei die in das Antriebselement (4) eingeleiteten Ra dialkräfte sowohl eine Durchbiegung als auch einen ra dialen Versatz der Ankerwelle bewirken, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nachgiebigkeit des Lagers (6) derart auf die Parameter der Ankerwelle (1) abgestimmt ist, die deren Durchbiegung bestimmen, so daß bei Einleitung von Radialkräften in das Antriebselement der Schwer punkt (9) der Ankerwelle und der mit ihr rotierenden Teile im wesentlichen kein Versatz gegenüber der Grund achse (10) erfährt.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in weiteres Lager (5) vorgesehen ist, wobei das eine Lager (6) und das andere Lager (5) das Antriebselement einschließen.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachgiebigkeit des weiteren Lagers (6) größer ist als die Nachgiebigkeit des einen Lagers (5).

4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das läuferseitige Ende der Ankerwelle nicht gelagert ist.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebselement ein Ex zenter vorgesehen ist.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter die Kolben einer Kolbenpumpe antrei ben.