DE69306220T2

DE69306220T2 - Lager eines elektrischen Motors, Halterungstopf für ein solches Lager und mit einem solchen Lager ausgerüsteter elektrischer Motor

Info

Publication number: DE69306220T2
Application number: DE69306220T
Authority: DE
Inventors: Pierre Blanchet
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2013-10-06
Also published as: EP0592303A1; FR2696593B1; FR2696593A1; DE69306220D1; EP0592303B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager eines elektrischen Motors in der Ausführung mit einem Kugelgelenk, das für den Einbau in einem endseitigen Lagerschild des Motors bestimmt ist, um eines der Enden der Achse des Läufers des elektrischen Motors zu haltern.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Lager der in der US-A-3,754,802 beschriebenen und dargestellten Art, bei dem das Kugelgelenk im Lagerschild durch einen Halterungstopf eingebaut wird, dessen umfangsmäßiger verankerungsteil in einer zylindrischen Auflagefläche des Lagerschilds eingebaut ist und dessen Mittelteil mit der kugelförmigen Außenfläche des Kugelgelenks zusammenwirkt&sub1; um dieses elastisch zu befestigen.
Das durch den Halterungstopf im Lagerschild gehalterte Kugelgelenk ist einer ausgeprägten Ankergegenwirkung des Läufers ausgesetzt, wobei der Halterungstopf axialen und radialen Beanspruchungen mit relativ hohem Wert standhalten muß.
Dazu schlägt die US-A-3,754,802 eine Lagerbauart vor, bei der das Kugelgelenk in einen endseitigen Lagerschild des Läufers anhand eines Halterungstopfes eingebaut ist, dessen Mittelteil mit der kugelförmigen Außenfläche des Kugelgelenks zusammenwirkt, um dieses elastisch zu befestigen, wobei die Halterung des Kugelgelenks entlang der axialen Richtung des Lagers in beiden Beanspruchungsrichtungen des Kugelgelenks im Verhältnis zum Lagerschild herbeigeführt wird, während der umfangsmäßige Verankerungsteil in einer zylindrischen Auflagefläche des Lagerschilds eingebaut ist, wobei er eine Reihe von elastischen Umfangsarmen umfaßt, die mit der besagten zylindrischen Auflagefläche zusammenwirken.
Es wurde jedoch festgestellt, daß die Verwendung derartiger elastischer Umfangsarme nicht ausreicht, um den axialen Halt der Bauemheit aus Kugelgelenk und Halterungstopf im Lagerschild zu gewährleisten.
Die in der US-A-3,754,802 beschriebene zweite Ausführungsart, derzufolge der Halterungstopf am freien Ende seiner elastischen Arme Ansätze umfaßt, die sich radial erstrecken, um an einer am Lagerschild vorgesehenen Schulter axial zur Auflage zu kommen, erfordert die Ausführung eines Lagerschilds mit einer besonders komplexen Form.
Darüber hinaus müssen in diesem Fall Schrauben oder ähnliche Mittel benutzt werden, um die Ansätze des Halterungstopfes an der Schulter des Lagerschilds zu befestigen.
Durch eine solche komplexe Gestaltung des Lagerschilds wird dessen Preis beträchtlich erhöht, wobei außerdem festzustellen ist, daß der Wert des Gelenkgegenmoments bei verschiedenen Einbauvorgängen nicht konstant und zuverlässig herbeigeführt werden kann, da er nicht nur von der präzisen Ausführung des Halterungstopfes und des Lagerschilds, sondern auch von der relativen Positionierung seiner beiden Elemente im Hinblick auf die Befestigung des Kugelgelenks abhängig ist.
Um diese Nachteile zu beseitigen, schlägt die Erfindung ein Lager eines elektrischen Motors der eingangs genannten Art vor, bei dem jeder Umfangsarm einen ersten Schenkel, der sich in einer radialen Ebene nach außen erstreckt, und einen zweiten Schenkel umfaßt, der sich axial erstreckt, entsprechend der Beschreibung im Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schenkel in einem freien Verankerungsendstück endet, das sich radial nach außen erstreckt, wobei es einen spitzen Winkel im Verhältnis zur Richtung des zweiten Schenkels bildet.
Dank dieses Hauptmerkmals der Erfindung ist der Wert des Gelenkgegenmoments unabhängig von der Präzision des Einbaus des Halterungstopfes am Lagerschild, wobei gleichzeitig eine einwandfreie Sicherung gegen eine etwaige axiale Verschiebung des Halterungstopfes gewährleistet wird.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Der zweite Schenkel jedes Umfangsarms erstreckt sich axial beiderseits der diametralen Symmetrieebene des Kugelgelenks.
- Der Mittelteil des Halterungstopfes umfaßt eine konkave Auflagefläche, die mit einem ersten Teilstück der Außenfläche des Kugelgelenks zusammenwirkt, das sich von einer ersten Seite der diametralen Symmetrieebene des Kugelgelenks aus erstreckt, und er umfaßt eine Reihe von elastischen Mittelarmen, deren freie Endstücke mit einem zweiten Teilstück der Außenfläche des Kugelgelenks zusammenwirken, das sich von der zweiten Seite der diametralen Symmetrieebene des Kugelgelenks aus erstreckt.
- Jeder Mittelarm ist in Form einer elastischen Leiste ausgeführt, die sich von einer radialen Außenkante der Mitteleinfassung aus erstreckt und die einen ersten Schenkel, der sich nach außen in einer radialen Ebene erstreckt, eine mittlere haarnadelförmige Biegung und einen zweiten Schenkel umfaßt, der sich radial nach innen in Richtung des Kugelgelenks erstreckt, wobei er einen Winkel im Verhältnis zum ersten Schenkel bildet, und der in dem besagten freien Endstück endet.
- Die mittlere haarnadelförmige Biegung ist in der Nähe der diametralen Symmetrieebene angeordnet.
- Die ersten Schenkel der Mittelarme und der Umfangsarme erstrecken sich in einer gleichen radialen Ebene nach außen.
- Der Halterungstopf umfaßt eine Reihe von elastischen Armen, die um die Achse des Halterungstopfes gleichmäßig winklig verteilt sind.
Die Erfindung schlägt außerdem einen Halterungstopf für ein erfindungsgemäß ausgeführtes Lager eines elektrischen Motors vor.
Darüber hinaus schlägt die Erfindung einen elektrischen Motor vor, der mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Lager ausgerüstet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, auf denen folgendes dargestellt ist:
- Figur 1 zeigt eine entlang der Linie 1-1 von Figur 3 ausgeführte Axialschnittansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Lagers, das in einer teilweise zusammengebauten Position veranschaulicht wird.
- Figur 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Figur 1, wobei das Lager in zusammengebauter Position veranschaulicht wird.
- Figur 3 zeigt eine in Richtung des Pfeils F3 von Figur 1 ausgeführte Ansicht des Halterungstopfes und des Kugelgelenks des Lagers.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils F4 von Figur 3.
- Figur 5 zeigt eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils F5 von Figur 3.
- Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Halterungstopfes und des Kugelgelenks des Lagers.
In den Figuren 1 und 2 wird der Mittelteil 10 eines Lagerschilds eines elektrischen Motors dargestellt, dessen in der Figur veranschaulichte Drehachse X-X, der Drehachse des (nicht dargestellten) Läufers des Motors entspricht.
Dieser Mittelteil enthält eine zylindrische Bohrung 12, die als Verankerungsauflage für ein Lager 14 zur Lagerung eines der Enden der Läuferachse dient.
Dabei ist zu beachten, daß der Ausdruck 'Lagerschild' hier in einem sehr weit gefaßten Sinne als Bezeichnung für ein Teil oder eine Platte zu verstehen ist, die eine zylindrische Verankerungsauflagef läche 12 umfaßt, welche eine Aufnahme für das Einsetzen des Lagers 14 bildet.
Das Lager 14 besteht aus einem Kugelgelenk 16 und einem Halterungs- und Verankerungstopf 18.
Nach einer bekannten Technik handelt es sich bei dem Kugelgelenk 16 um ein Kugelstück mit einer mittigen Bohrung 20 für die Aufnahme eines Endes der Drehachse des Läufers, das um eine geometrische Achse angeordnet ist und sich symmetrisch beiderseits einer diametralen Symmetrieebene PD erstreckt.
Die umfangsmäßige Außenfläche 22 des Kugelgelenks 16 bildet somit eine Kugelf läche, die symmetrisch beiderseits der Ebene PD verteilt ist und axial durch die beiden gegenüberliegenden Endflächen 24 und 26 des Kugelgelenks begrenzt wird.
Der Halterungstopf 18 umfaßt einen Mittelteil zur Halterung des Kugelgelenks 16 und einen Umfangsteil zur Verankerung des Halterungstopfes 18 in der Auflagefläche 12.
Der Mittelteil besteht aus einer Mitteleinfassung 30 und drei Mittelarmen 28, die gleichmäßig um die Achse des Halterungstopfes verteilt sind, die in der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Ausrichtposition des Kugelgelenks mit dessen Achse Y-Y zusammenfällt.
Die Mitteleinfassung 30 ist eine ringförmige, in etwa kugelsegmentförmige Einfassung mit durchgehendem Umriß, die eine konkave Auflagefläche 32 mit einem Profil begrenzt, das in etwa formschlüssig mit dem Profil der Kugelfläche 22 des Kugelgelenks 16 ausgeführt ist.
Die konkave Auflagefläche 32 wirkt mit einem ersten Teil der Kugelfläche 22 zusammen, der auf einer Seite der Symmetrieebene PD angeordnet ist, und zwar links mit Blick auf die Figuren 1 und 2.
Der kreisförmige Querschnitt der Mitteleinfassung 30 verringert sich fortschreitend entlang der Achse Y-Y, von rechts nach links mit Blick auf die Figuren.
Die Mitteleinfassung 30 wird nach außen durch eine radiale Flanke 34 verlängert, die sich in einer radialen Ebene PR erstreckt, die senkrecht zur Achse des Halterungstopfes und, mit Blick auf Figur 1 nach links, axial versetzt im Verhältnis zur diametralen Symmetrieebene PD verläuft.
Die radiale Innenkante 36 mit kleinerem Durchmesser der Mitteleinfassung 30 erstreckt sich in etwa in Höhe der Endfläche 24 des Kugelgelenks 16.
Jeder Mittelarm 28 ist als elastisch verformbare Leiste ausgeführt und umfaßt einen ersten Schenkel 38, der sich in der radialen Ebene PR radial nach außen erstreckt und der über eine mittlere haarnadelförmige Biegung 41 mit einem zweiten Schenkel 40 verbunden ist.
Wie in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, weist jeder Mittelarm im Schnitt durch eine axiale Ebene in etwa eine umgekehrte V-Form auf, deren Öffnung zur Fläche 22 des Kugelgelenks 16 gerichtet ist.
Der erste Schenkel 38 ist in etwa geradlinig ausgebildet, während der zweite Schenkel 40 ein gekrümmtes Profil aufweist, dessen wölbung zur Fläche 22 des Kugelgelenks 16 gerichtet ist.
Jeder zweite Schenkel 40 endet in einem freien Endstück 42, dessen Innenfläche 44 elastisch mit einem zweiten Teilstück der Fläche 22 des Kugelgelenks 16 zusammenwirkt, das sich auf der anderen Seite der Symmetrieebene PD, bezogen auf das erste Teilstück, befindet, das mit der konkaven Auflagefläche 32 zusammenwirkt, so daß die Mittelarme 28 eine Reihe von Klemmen bilden, die das Kugelgelenk 16 in Richtung des Pfeils F3 von Figur 1 axial beaufschlagen.
Die Innenfläche 44 der Endstücke 42 kann ein leicht konkaves Profil aufweisen, das mit der Kugelfläche 22 des Kugelgelenks 16 zusammenwirkt.
Dadurch wird das Kugelgelenk 16 im Innern des Mittelteils des Halterungstopfes 18 in beiden Richtungen axial gehaltert, wobei der Wert des Gelenkgegenmoments durch die Wahl des Werkstoffs, aus dem der Halterungstopf hergestellt ist, sowie durch die Gestaltung und die Abmessungen der Mittelarme 28 bestimmt wird.
Als Gelenkgegenmoment wird das Widerstandsmoment bezeichnet, mit dem das Kugelgelenk 16 der Drehbewegung um seinen Mittelpunkt O entgegenwirkt. Eine solche Drehbewegung des Kugelgelenks 16 ermöglicht insbesondere den Ausgleich einer Fehlausrichtung zwischen der Achse Y-Y des Halterungstopfes 18 und der Achse des am anderen Ende der Läuferwelle vorgesehenen Lagers.
Der umfangsmäßige Verankerungsteil des Halterungstopfes 18 besteht aus drei Umfangsarmen 46, die sich gleichmäßig um die Achse Y-Y des Halterungstopfes verteilen und zwischen denen jeweils Mittelarme 28 angeordnet sind.
Jeder Umfangsarm 46 ist als elastisch verformbare Leiste ausgeführt und umfaßt einen ersten Schenkel 48, der sich in der radialen Ebene PR radial nach außen erstreckt und der durch einen zweiten Schenkel verlängert wird, der sich in einer axialen Richtung in etwa senkrecht zur radialen Ebene PR erstreckt, wobei eine Anschlußbiegung 51 gebildet wird.
Jeder zweite Schenkel 50 eines Umfangsarms 48 endet in einem freien Endstück 52, das sich radial nach außen erstreckt, wobei es einen spitzen Winkel im Verhältnis zur axialen Richtung des zweiten Schenkels 50 bildet.
Die äußere freie radiale Abschlußkante 54 des Endstücks 52 soll mit der zylindrischen Auflagefläche 12 des Lagerschilds 10 zusammenwirken, um die Verankerung des Halterungstopfes 18 im Lagerschild 10 herbeizuführen, was entlang der in Figur 1 durch den Pfeil F3 angedeuteten axialen Richtung mittels Einstecken des zuvor mit dem Kugelgelenk 16 bestückten Halterungstopfes 18 in der zylindrischen Auflagefläche 12 erfolgt.
Die radiale Einpreßkraft für das Einsetzen des Halterungstopfes 18 in der Auflagefläche 12 wird durch die Abmessungen der Umfangsarme 46 und durch die Auswahl des Werkstoffs für die Herstellung des Halterungstopfes bestimmt.
Wie in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, erstrecken sich die Schenkel 50 axial beiderseits der diametralen Symmetrieebene, so daß die Verankerungsstelle axial im Verhältnis zu dieser Ebene versetzt ist.
Aufgrund der Tatsache, daß die umfangsmäßigen Verankerungsarme 46 unabhängig von den mittleren Einpreßarmen 28 ausgeführt sind, bewirkt das Einstecken des Halterungstopfes 18 in seiner zylindrischen Auflagefläche 12 keinerlei Veränderung beim Wert des Gelenkgegenmoments des Lagers.
Der Halterungstopf 18 wird beispielsweise aus gestanztem, geformtem und gebogenem Blech ausgeführt.

Claims

1. Lager (14) eines elektrischen Motors in der Ausführung mit einem Kugelgelenk (16), das für den Einbau in einem endseitigen Lagerschild (10) des Motors anhand eines Halterungstopfes (18) bestimmt ist, dessen Mittelteil mit der kugelförmigen Außenfläche (22) des Kugelgelenks (16) zusammenwirkt, um dieses elastisch zu befestigen, wobei die Halterung des Kugelgelenks (16) entlang der axialen Richtung (Y-Y) des Lagers (14) in beiden Beanspruchungsrichtungen des Kugelgelenks im Verhältnis zum Lagerschild (10) herbeigeführt wird, und dessen umfangsmäßiger Verankerungsteil in einer zylindrischen Auflagefläche (12) des Lagerschilds (10) eingebaut ist, wobei er eine Reihe von elastischen Umfangsarmen (46) umfaßt, die mit der besagten zylindrischen Auflagefläche (12) zusammenwirken, wobei jeder Umfangsarm (46) einen ersten Schenkel (48), der sich in einer radialen Ebene (PR) nach außen erstreckt, und einen zweiten Schenkel umfaßt, der sich axial erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schenkel in einem freien Verankerungsendstück (52) endet, das sich radial nach außen erstreckt, wobei es einen spitzen Winkel im Verhältnis zur Richtung des zweiten Schenkels (50) bildet.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Schenkel (50) jedes Umfangsarms (46) axial beiderseits der diametralen Symmetrieebene (PD) des Kugelgelenks (16) erstreckt.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil des Halterungstopfes eine konkave Auflagefläche (32) umfaßt, die mit einem ersten Teilstück der Außenfläche (22) des Kugelgelenks (16) zusammenwirkt, das sich von einer ersten Seite der diametralen Symmetrieebene (PD) des Kugelgelenks (16) aus erstreckt, und daß er eine Reihe von elastischen Mittelarmen (28) umfaßt, deren freie Endstücke (42) mit einem zweiten Teilstück der Außenfläche (22) des Kugelgelenks (16) zusammenwirken, das sich von der zweiten Seite der diametralen Symmetrieebene (PD) des Kugelgelenks aus erstreckt.

4. Lager nachanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mittelarm (28) in Form einer elastischen Leiste ausgeführt ist, die sich von einer radialen Außenkante der Mitteleinfassung (30) aus erstreckt und die einen ersten Schenkel (38), der sich in einer radialen Ebene (PR) nach außen erstreckt, eine mittlere haarnadelförmige Biegung (41) und einen zweiten Schenkel (40) umfaßt, der sich radial nach innen in Richtung des Kugelgelenks (16) erstreckt, wobei er einen Winkel im Verhältnis zum ersten Schenkel (38) bildet, und der in dem besagten freien Endstück (42) endet.

5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere haarnadelförmige Biegung (41) in der Nähe der diametralen Symmetrieebene (PD) angeordnet ist.

6. Lager nach Anspruch 1 in Kombination mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ersten Schenkel (38, 48) der Mittelarme (28) und der Umfangsarme (46) in einer gleichen radialen Ebene (PR) nach außen erstrecken.

7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungstopf (18) eine Reihe von n elastischen Armen (46) umfaßt, die um die Achse (Y-Y) des Halterungstopfes (18) gleichmäßig winklig verteilt sind.

8. Halterungstopf (18), dadurch gekennzeichnet, daß er für die Ausrüstung eines Lagers nach einem der vorangehenden Ansprüche bestimmt ist.

9. Elektrischer Motor, der mit einem Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgerüstet ist.