EP2573382A2 - Elektrische Maschine, insbesondere Startvorrichtung, sowie Verfahren zum Her-stellen einer Stützlageranordnung einer elektrischen Maschine - Google Patents

Elektrische Maschine, insbesondere Startvorrichtung, sowie Verfahren zum Her-stellen einer Stützlageranordnung einer elektrischen Maschine Download PDF

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EP2573382A2
EP2573382A2 EP12184842A EP12184842A EP2573382A2 EP 2573382 A2 EP2573382 A2 EP 2573382A2 EP 12184842 A EP12184842 A EP 12184842A EP 12184842 A EP12184842 A EP 12184842A EP 2573382 A2 EP2573382 A2 EP 2573382A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screw
bearing
rotor
axial
electric machine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12184842A
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English (en)
French (fr)
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EP2573382A3 (de
Inventor
Kennedy Santos
Juergen Kugler
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SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2573382A2 publication Critical patent/EP2573382A2/de
Publication of EP2573382A3 publication Critical patent/EP2573382A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/006—Assembling or mounting of starting devices

Definitions

  • the object is to design a support bearing assembly that builds axially shorter.
  • the support bearing assembly which is arranged in the bearing cap and thereby supports the rotor shaft is held by a screw by a screw thread in a receiving thread of the bearing cap and thereby the screw both a radial bearing force and a axial bearing force causes. This makes it possible to reduce the axial length.
  • a bore or a cylindrical cavity is introduced in this, which is preferably designed as a blind hole.
  • the actual adaptation takes place by the sleeve inserted into the cylindrical cavity, which is usually made of a bearing metal.
  • the bushing can receive axial forces with its end facing the rotor, it is provided that the bushing projects beyond an outer contour of the screw element.
  • the cylindrical cavity has a stop for the bush. So that the entire bottom surface of the cylindrical cavity does not have to be machined, the bottom of the cylindrical cavity has an axially different positioned portion.
  • the screw element has an outer side (with a substantially cylindrical outer circumference) with two rotational axial ends. At the end facing the rotor there is an outer side section without thread and at the end facing away from the rotor an outer side section with thread.
  • the screw element Due to the fact that the screw element has a convex outer contour at the end facing away from the rotor, a favorable mechanical material tension state in the bottom of the screw element is achieved, for example, in the case where the bottom of the screw element is concave and this and also a screw drive is produced by forging or extrusion screw element.
  • the already mentioned screw drive of the screw member preferably has an inner contour, so that compared to a screw drive with outer contour a significantly longer axial engagement possibility is given.
  • the bearing cap has a remote from the rotor outer contour and the outermost axial end of the bearing cap and the screw are either axially gleichholz or the outermost axial end of the bearing cap dominates the screw.
  • the screw should be secured against rotation.
  • the screw is secured either by means of molding or by force or by means of material connection against rotation.
  • Positive locking can thereby be made possible by, for example, an additional mechanical element, such as a split pin or fuse wire is used, which allows a backup between the bearing cap and screw.
  • a pin could be integrally formed wegierd axially behind, having a transverse bore, for example, receives a fuse wire, thereby enabling the fuse.
  • a positive connection can also be made, for example, by the cramping is caulked.
  • the bearing cap and also the screw in the thread pairing may have a self-locking or self-locking thread, so that, for example by force locking a fuse is brought about.
  • Material bond can be made possible for example by an adhesive (adhesive).
  • This adhesive is preferably a microencapsulated adhesive known manufacturer, which allows the material in the thread.
  • a backup is also by a Weld point possible, which is placed in the joint of the thread (adhesion).
  • the screw is first screwed into the receiving thread of the bearing cap so far that no play between the rotor shaft and the screw is present and then the screw is moved against the screwing.
  • a very narrow axial play is adjustable. This has an effect on the brush wear, so that this is very small by this measure.
  • the screw is moved between 45 and 240 degrees against the screwing.
  • This is advantageous insofar as taking into account that a screw drive is used which has a hexagonal feature (hexagon socket, internal serrated tooth).
  • the proposed movement of the screw against the screwing provided to create a game between 0.1 and 0.5 mm. This game is optimal for brush wear.
  • FIG. 1 shows an electric machine 10 in the form of a starting device in a longitudinal section.
  • This starter has, for example, a starter motor 13 and a Vorspuraktuator 16 (eg., A relay or starter relay).
  • the starter motor 13 and the electric Vorspuraktuator 16 are fixed to a common drive end plate 19.
  • the starter motor 13 is functionally to drive a starter pinion 22 when it is meshed in the ring gear 25 of the internal combustion engine, not shown here.
  • the starter motor 13 has a housing 26 with a pole tube 28 which carries on its inner circumference pole 31. A stator 29 is thereby formed. The pole 31 in turn surrounds a rotor 37 (armature), which has a built-up of lamellae anchor packet 43 and an armature winding arranged in grooves.
  • armature armature
  • the commutator 52 and its commutator fins 55 are energized by carbon brushes 58 during operation.
  • the support bearing arrangement 66 between the starting pinion 22 and the armature packet 43 is constructed as follows: In the pole tube 28, a bearing flange 68 is inserted therein Case is a ring gear part of a planetary gear 70.
  • the bearing flange 68 has a central receptacle 72 which carries a substantially cylindrical bushing 75.
  • the receptacle 72 has a board 78, which prevents a displacement of the bearing bush 75 in the direction of the starter pinion 22.
  • the drive shaft 44 is supported. This purpose is served by a special, particularly smooth bearing section 81.
  • the support bearing arrangement 66 is adapted to cause both axial and radial bearing forces on the mounted part.
  • the support bearing assembly 69 is constructed so that a shaft journal 85, which is embodied for example in one piece with the drive shaft 44, is mounted in a bushing 88.
  • the bushing 88 in turn is received in a cup-shaped screw member 91.
  • the screw member 91 is seated in a housing 26 which closes the bearing cap 60.
  • the screw member 91 has on its outer circumference a screw thread 94; the bearing cap 60 has a cylindrical inner contour 97, which is provided on its inner circumference with a receiving thread 100.
  • the support bearing assembly 69 after FIG. 1 is in FIG. 2 enlarged and shown in a section. It can be clearly seen that the drive shaft 44 is received with its shaft 85 in the bush 88. The bushing 88 takes on a proportion of the weight of the drive shaft 44 and other parts of the rotor 37 and thereby generates a radial bearing force F r . Due to the fact that the rotor 37 is to be mounted between the two support bearing arrangements 66 and 69 with very little play, positions occur in which each of the mentioned support bearing arrangements 66 and 69 also causes axial bearing forces F a as a result of the situation. In the embodiment according to FIG. 2 is the axial bearing force F a via an unspecified here end face of the sleeve 88 to the drive shaft 44 and the end face 103 is transmitted (system of the socket on the front page).
  • an electric machine 10 in particular designed as a starting device, disclosed with a stator 29 and a radially disposed within the stator 29 rotor 37 with a drive shaft 44, each with a support bearing assembly 66 and 69 on each mosaxialen side of the rotor 37, wherein each support bearing assembly 66 and 69 is adapted to effect both radially and rotationally axial directions bearing forces F a and F r , wherein a support bearing assembly 69 in a bearing cap 60 and thereby the drive shaft 44 is supported, wherein a screw 91 by means of a Einschraubgewindes 94 is held in a receiving thread 100 of the bearing cap 60.
  • the Screw 91 causes both a radial bearing force F r and an axial bearing force F a .
  • the transmitted via the sleeve 88 bearing forces F a and F r are ultimately effected by the screw 91 by the sleeve 88 is supported in the screw 91 and thereby transmits said bearing forces.
  • the axial bearing force F a is transmitted to the screw element 91, for example in the case of a press fit of the bush 88 via its cylindrical cavity 106 (for example a bore).
  • the already mentioned cylindrical cavity 106 in the screw 91 is as in FIG. 2 shown preferably designed as a blind hole. In this cylindrical cavity 106, the bush 88 is seated.
  • the sleeve 88 projects with a projection 109 via an outer contour 112 of the screw 91 over. This serves to ensure that an axial bearing force F a is transmitted via the bush 88 to the screw 91 (smaller effective radius).
  • the cavity 106 of the screw 91 has the aforementioned stop 115 on which the sleeve 88 is applied.
  • a portion of the bottom 116 of the blind hole or the cavity 106 is an axially differently positioned bottom portion 118. This bottom portion 118 is axially back against the stop 115 such that this bottom portion 118 relative to the stop 115 further from the abutment or contact surface 103rd is removed.
  • the already mentioned outer contour 112 of the screw 91 has two rotational axial ends 120 and 121.
  • the rotor 37 directed end 121 has an outer side portion 125 without thread (smooth cylindrical) and facing away from the rotor 37 end 120 has an outer side portion 127 with a thread 94.
  • the screw 91 has at the end remote from the rotor 37 120 a convex outer contour 130.
  • a screw drive 133 attachment or engagement contour for torque-transmitting tools
  • the screw drive is here in the example as réelleviel leopard, sometimes referred to as hexalobular, executed.
  • this screw drive 133 may also be designed as a hexagon socket or other drive.
  • the bearing cap 60 has a remote from the rotor 37 outer contour 140, and the outer axial end 143 of the bearing cap 60 and the screw 91 are either axially gleichholz or the outermost axial end 143 of the bearing cap 60, the end 120 of Screw member 91 projects beyond, so that the outermost axial end 143 of the bearing cap 60 from the starter pinion 22 is farther than the end 120 of the screw 91th
  • FIG. 2 It is shown that the previously mentioned adhesive 150 is applied to the screw 91 or its portion 127 with the screw 94. If the screw 91 is screwed with the applied adhesive 150 in the receiving thread 100 of the bearing cap 60, this leads to a cohesive security.
  • FIG. 3 a bush 88 with a collar 155 on the contact surface 103 of the drive shaft 44 shown.
  • the effect of the axial bearing force F a takes place via the collar 155 between the contact surface and the end 121 of the screw 91.
  • FIG. 4 the method for producing a support bearing assembly 69 is shown.
  • a stator 29 is provided and a rotor 37 is arranged with its drive shaft 44 radially inside the stator, wherein a support bearing arrangement 66, 69 is set up on a respective rotational axial side of the rotor.
  • Each support bearing assembly 66, 69 causes in the radial and in the axial axial direction bearing forces F r , F a .
  • a support bearing assembly 69 acts in a bearing cap 60; the drive shaft 44 is supported.
  • a screw 91 is screwed thereto by means of a screw thread 94 having a pitch in a receiving thread 100 of the bearing cap 60.
  • the screw 91 causes both a radial bearing force F r and an axial bearing force F a (S1).
  • this is the screw 91 so far into the receiving thread Screwed 100 of the bearing cap 60 that no clearance between the rotor shaft or drive shaft 44 and the screw 91 and the sleeve 88 is present (S2).
  • the screw 91 is moved counter to the screwing (S3, generate a game).
  • the screwing-in direction is defined in the axial direction of rotation, specifically from the orientation, such that the screwing-in direction is oriented from the commutator 52 to the starting pinion 22.
  • FIG. 3 by solidifying the adhesive 150, S4.
  • the screw member 91 When turning the screw 91 against the screwing the screw member 91 is preferably rotated back between 45 and 240 degrees. As a result, a permissible clearance between the rotor shaft and the screw element is set. This clearance leads to a small distance between the bushing 88 and the contact surface 103 in the final state, provided that the drive shaft 44 is completely displaced in the direction of the starter pinion 22. By this turning back of the screw 91, the game is adjusted so that this is between 0.1 and 0.5 mm.

Landscapes

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Abstract

Elektrische Maschine (10), insbesondere Startvorrichtung, mit einem Stator (29) und einem radial innerhalb des Stators (29) angeordneten Rotor (37) mit einer Antriebswelle (44), mit je einer Stützlageranordnung (66, 69) auf je einer drehaxialen Seite des Rotors (37), wobei jede Stützlageranordnung (66, 69) dazu geeignet ist, sowohl in radialer als auch drehaxialer Richtung Lagerkräfte (Fa, Fr) zu bewirken, wobei eine Stützlageranordnung (66, 69) in einem Lagerdeckel (60) ist und dabei die Antriebswelle (44) gestützt ist, wobei ein Schraubelement (91) mittels eines Einschraubgewindes (94) in einem Aufnahmegewinde (100) des Lagerdeckels (60) in diesem gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) sowohl eine radiale Lagerkraft (Fr) als auch eine axiale Lagerkraft (Fa) bewirkt. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Stützlageranordnung (69) in der elektrischen Maschine vorgeschlagen.

Description

    Stand der Technik
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 16 448 A1 ist eine elektrische Maschine in Gestalt einer Startvorrichtung bekannt. Bei dieser Startvorrichtung ist eine Vorrichtung offenbart, durch die ein sogenanntes Axialspiel des Rotors des elektrischen Antriebs mittels einer Einstellschraube auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden kann. Bei dieser Lösung ist nachteilig, dass die Stützlageranordnung an dieser Stelle verhältnismäßig lang axial baut.
  • Demgegenüber besteht die Aufgabe, eine Stützlageranordnung zu gestalten, die axial kürzer baut.
    • Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
  • Gemäß den Merkmalen des ersten unabhängigen Anspruchs ist hierzu vorgesehen, dass die Stützlageranordnung, die im Lagerdeckel angeordnet ist und dabei die Rotorwelle stützt, mittels eines Schraubelements durch ein Einschraubgewinde in einem Aufnahmegewinde des Lagerdeckels gehalten ist und dabei das Schraubelement sowohl eine radiale Lagerkraft als auch eine axiale Lagerkraft bewirkt. Dadurch ist es möglich, die axiale Baulänge zu reduzieren.
  • Weitere Vorteile ergeben sich durch die nachfolgenden abhängigen Ansprüche. Um das Schraubelement möglichst optimal als Stützlageranordnung verwenden zu können, wird in diesem eine Bohrung bzw. ein zylindrischer Hohlraum eingebracht, welcher vorzugsweise als Sackloch ausgeführt ist. Die eigentliche Anpassung findet durch die in den zylindrischen Hohlraum eingesetzte Buchse statt, die üblicherweise aus einem Lagermetall gefertigt ist.
  • Damit die Buchse mit ihrer zum Rotor gerichteten Stirnseite Axialkräfte aufnehmen kann, ist vorgesehen, dass die Buchse über eine Außenkontur des Schraubelements ragt. Um eine genaue axiale Position der Buchse in dem Schraubelement zu definieren, weist der zylindrische Hohlraum einen Anschlag für die Buchse auf. Damit nicht die ganze Bodenfläche des zylindrischen Hohlraums bearbeitet werden muss, hat der Boden des zylindrischen Hohlraums einen axial anders positionierten Abschnitt.
  • Darüber hinaus weist das Schraubelement eine Außenseite (mit im Wesentlichen zylindrischen Außenumfang) mit zwei drehaxialen Enden auf. An dem zum Rotor gerichteten Ende befindet sich ein Außenseitenabschnitt ohne Gewinde und am vom Rotor abgewendeten Ende ein Außenseitenabschnitt mit Gewinde. Dies hat den Vorteil, dass beim Einführen des Schraubelements in die Öffnung des Lagerdeckels das Schraubelement zunächst ohne verdreht werden zu müssen eingesteckt werden kann. Dabei ist es leichter den Wellenzapfen der Rotorwelle in das Schraubelement bzw. die Buchse einzuführen. Erst wenn der Wellenzapfen sicher eingeführt ist, ist ein Einschrauben des Schraubelements in den Lagerdeckel möglich.
  • Dadurch, dass das Schraubelement am vom Rotor abgewendeten Ende eine konvexe Außenkontur aufweist, erreicht man beispielsweise für den Fall, dass der Boden des Schraubelements konkav ist und dieser und auch ein Schraubantrieb durch Schmieden oder Fließpressen hergestellt wird, einen günstigen mechanischen werkstofftechnischen Spannungszustand im Boden des Schraubelements.
  • Der bereits erwähnte Schraubantrieb des Schraubelements hat vorzugsweise eine Innenkontur, so dass gegenüber einem Schraubantrieb mit Außenkontur eine deutlich längere axiale Eingriffsmöglichkeit gegeben ist.
  • Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist vorgesehen, dass der Lagerdeckel eine vom Rotor abgewendete Außenkontur hat und das äußerste axiale Ende des Lagerdeckels und des Schraubelements entweder axial gleichauf sind oder das äußerste axiale Ende des Lagerdeckels das des Schraubelements überragt. Dies hat den Vorteil, dass das Schraubelement vor äußeren Einflüssen besser geschützt ist und somit ein Sich-Verlagern aufgrund von Stößen verringert ist. Ein Sich-Lösen des Schraubelements aufgrund äußerer Einflüsse wird dadurch gut vermieden.
  • Das Schraubelement soll gegen Verdrehen gesichert sein. Hierzu ist vorgesehen, dass das Schraubelement entweder mittels Form- oder mittels Kraft- oder mittels Stoffschluss vor Verdrehen gesichert ist. Formschluss kann dabei dadurch ermöglicht werden, indem beispielsweise ein zusätzliches mechanisches Element, beispielsweise ein Splint oder Sicherungsdraht verwendet wird, der zwischen Lagerdeckel und Schraubelement eine Sicherung ermöglicht. Am Schraubelement könnte beispielsweise auch ein Zapfen nach axial hinten wegstehend angeformt sein, der eine Querbohrung aufweist, beispielsweise einen Sicherungsdraht aufnimmt und dadurch die Sicherung ermöglicht. Ein Formschluss kann auch beispielsweise dadurch hergestellt sein, indem die Schraubverbindung verstemmt ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, indem entweder am Schraubelement oder am Lagerdeckel mittels eines Körners ein Umformen gewindenahen Materials herbeigeführt wird und dadurch eine bleibende plastische Verformung am Gewinde erzeugt wird, die den Formschluss bewirkt. Darüber hinaus kann der Lagerdeckel und auch das Schraubelement bei der Gewindepaarung ein selbstklemmendes oder selbsthemmendes Gewinde aufweisen, so dass beispielsweise durch Kraftschluss eine Sicherung herbeigeführt wird. Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Adhäsionsstoff (Klebstoff) ermöglicht werden. Bei diesem Klebstoff handelt es sich vorzugsweise um einen mikroverkapselten Klebstoff bekannter Hersteller, der den Stoffschluss im Gewinde ermöglicht. Des Weiteren ist eine Sicherung auch durch einen Schweißpunkt möglich, der in die Fuge des Gewindes gesetzt wird (Stoffschluss).
  • Durch den unabhängigen Verfahrensanspruch ist es möglich, dass eine besonders kompakte Ausführung der Stützlageranordnung im Lagerdeckel ermöglicht wird. Zudem wird dadurch ermöglicht, dass die radiale Lagerkraft über eine möglichst große axiale Länge im Schraubelement aufgenommen wird. Die Flächenpressung im Lager, vorzugsweise Gleitlager, ist dadurch erwartungsgemäß größer, so dass eine potentielle Abnutzung langsamer verläuft. Die Haltbarkeit wird gesteigert.
  • Zur Erzielung eines möglichst geringen axialen Spiels wird das Schraubelement zunächst soweit in das Aufnahmegewinde des Lagerdeckels geschraubt, dass kein Spiel zwischen der Rotorwelle und dem Schraubelement vorhanden ist und anschließend das Schraubelement entgegen der Einschraubrichtung bewegt wird. Durch diese kombinierte Bewegung ist ein sehr enges Axialspiel einstellbar. Dies hat Auswirkungen auf den Bürstenverschleiß, so dass dieser durch diese Maßnahme sehr gering ausfällt.
  • Zur Einstellung dieses geringen axialen Spiels ist vorgesehen, dass das Schraubelement zwischen 45 und 240 Winkelgraden entgegen der Einschraubrichtung bewegt wird. Dies ist insoweit von Vorteil, als dass dabei berücksichtigt ist, dass dabei ein Schraubantrieb verwendet wird, der eine Sechseck-Eigenschaft (Innensechskant, Innenvielzahn) aufweist. Durch die vorgeschlagene Bewegung des Schraubelements entgegen der Einschraubrichtung ist vorgesehen, ein Spiel zwischen 0,1 und 0,5mm zu erzeugen. Dieses Spiel ist optimal für den Bürstenverschleiß.
    • Beschreibungen der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine in Gestalt einer Startvorrichtung,
    • Figur 2 eine erste Ausführung eines Schraubelements mit einer Buchse,
    • Figur 3 eine zweite Ausführung eines Schraubelements mit einer Buchse,
    • Figur 4 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Stützlageranordnung.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 10 in Gestalt einer Startvorrichtung in einem Längsschnitt. Diese Startvorrichtung weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16 (z. B. ein Relais bzw. Starterrelais) auf. Der Startermotor 13 und der elektrische Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.
  • Der Startermotor 13 weist ein Gehäuse 26 mit einem Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Pole 31 trägt. Ein Stator 29 ist hierdurch gebildet. Die Pole 31 umgegeben wiederum einen Rotor 37 (Anker), der ein aus Lamellen aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten angeordnete Ankerwicklung aufweist. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht. Der Kommutator 52 bzw. dessen Kommutatorlamellen 55 werden im Betrieb durch Kohlebürsten 58 bestromt.
  • In Richtung einer Drehachse 63, beiderseits des Rotors 37, befindet sich je eine Stützlageranordnung 66 bzw. 69. Die Stützlageranordnung 66 zwischen dem Andrehritzel 22 und dem Ankerpaket 43 ist dabei wie folgt aufgebaut: Im Polrohr 28 ist ein Lagerflansch 68 eingesetzt, der in diesem Fall ein Hohlradteil eines Planetengetriebes 70 ist. Der Lagerflansch 68 hat eine zentrale Aufnahme 72, die eine im Wesentlichen zylindrische Lagerbuchse 75 trägt. Die Aufnahme 72 hat ein Bord 78, das eine Verlagerung der Lagerbuchse 75 in Richtung zum Andrehritzel 22 verhindert. In der Lagerbuchse 75 ist die Antriebswelle 44 abgestützt. Hierzu dient ein spezieller, besonders glatter Lagerabschnitt 81. Die Stützlageranordnung 66 ist dazu geeignet, sowohl axiale als auch radiale Lagerkräfte auf das gelagerte Teil zu bewirken.
  • Auf der anderen Seite des Rotors 37, d. h. auf der Seite des Rotors, die dem Andrehritzel 22 abgewandt ist, befindet sich die andere Stützlageranordnung 69. Die Stützlageranordnung 69 ist dabei so aufgebaut, dass ein Wellenzapfen 85, der beispielsweise einstückig mit der Antriebswelle 44 ausgeführt ist, in einer Buchse 88 gelagert ist. Die Buchse 88 wiederum ist in einem topfförmigen Schraubenelement 91 aufgenommen. Das Schraubenelement 91 sitzt in einem das Gehäuse 26 verschließenden Lagerdeckel 60 fest. Das Schraubenelement 91 weist auf seinem Außenumfang ein Einschraubgewinde 94 auf; der Lagerdeckel 60 hat eine zylindrische Innenkontur 97, die an ihrem Innenumfang mit einem Aufnahmegewinde 100 versehen ist.
  • Die Stützlageranordnung 69 nach Figur 1 ist in Figur 2 vergrößert und in einem Ausschnitt dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Antriebswelle 44 mit ihrem Wellenzapfen 85 in der Buchse 88 aufgenommen ist. Die Buchse 88 nimmt dabei einen Anteil der Gewichtskraft der Antriebswelle 44 und sonstiger Teile des Rotors 37 auf und erzeugt dadurch eine radiale Lagerkraft Fr. Dadurch, dass der Rotor 37 mit sehr geringem Spiel zwischen den beiden Stützlageranordnungen 66 und 69 gelagert sein soll, treten Positionen auf, in der jede der genannten Stützlageranordnungen 66 und 69 situationsbedingt auch axiale Lagerkräfte Fa bewirken. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird die axiale Lagerkraft Fa über eine hier nicht näher bezeichnete Stirnseite der Buchse 88 an die Antriebswelle 44 und deren Stirnseite 103 übertragen (Anlage der Buchse an der Stirnseite).
  • Es ist demgemäß eine elektrische Maschine 10, insbesondere als Startvorrichtung ausgeführt, offenbart, mit einem Stator 29 und einem radial innerhalb des Stators 29 angeordneten Rotor 37 mit einer Antriebswelle 44, mit je einer Stützlageranordnung 66 und 69 auf je einer drehaxialen Seite des Rotors 37, wobei jede Stützlageranordnung 66 und 69 dazu geeignet ist, sowohl in radialer als auch in drehaxialer Richtung Lagerkräfte Fa und Fr zu bewirken, wobei eine Stützlageranordnung 69 in einem Lagerdeckel 60 ist und dabei die Antriebswelle 44 gestützt ist, wobei ein Schraubelement 91 mittels eines Einschraubgewindes 94 in einem Aufnahmegewinde 100 des Lagerdeckels 60 gehalten ist. Das Schraubelement 91 bewirkt sowohl eine radiale Lagerkraft Fr als auch eine axiale Lagerkraft Fa. Die über die Buchse 88 übertragenen Lagerkräfte Fa und Fr werden letztlich von dem Schraubelement 91 bewirkt, indem sich die Buchse 88 in dem Schraubelement 91 abstützt und dadurch die genannten Lagerkräfte überträgt. Die axiale Lagerkraft Fa wird dabei beispielsweise bei einem Presssitz der Buchse 88 über deren zylindrischen Hohlraum 106 (bspw. eine Bohrung) an das Schraubelement 91 übertragen. Sofern die Buchse mit ihrer hinteren, d. h. zum Schraubelement 91 gerichteten Stirnseite an dem Schraubelement 91 axial anliegt, kann zumindest ein Teil der axialen Lagerkraft Fa auch über die Stirnseite auf das Schraubelement 91 übertragen und dadurch die axiale Lagerkraft Fa durch das Schraubelement 91 bewirkt werden (actio = reactio).
  • Der bereits erwähnte zylindrische Hohlraum 106 im Schraubelement 91 ist wie in Figur 2 dargestellt vorzugsweise als Sackloch ausgeführt. In diesem zylindrischen Hohlraum 106 sitzt die Buchse 88.
  • Wie in Figur 2 erkennbar ist, ragt die Buchse 88 mit einem Überstand 109 über eine Außenkontur 112 des Schraubelements 91 über. Dies dient dazu, sicherzustellen, dass eine axiale Lagerkraft Fa über die Buchse 88 auf das Schraubelement 91 übertragen wird (kleinerer Wirkradius). Der Hohlraum 106 des Schraubelements 91 weist den bereits erwähnten Anschlag 115 auf, an dem die Buchse 88 anliegt. Ein Teil des Bodens 116 des Sacklochs bzw. des Hohlraums 106 ist ein axial anders positionierter Bodenabschnitt 118. Dieser Bodenabschnitt 118 ist dabei gegenüber dem Anschlag 115 derartig axial zurückgesetzt, dass dieser Bodenabschnitt 118 gegenüber dem Anschlag 115 weiter von der Anschlags- bzw. Anlagefläche 103 entfernt ist.
  • Die bereits erwähnte Außenkontur 112 des Schraubelements 91 weist zwei drehaxiale Enden 120 und 121 auf. Das zum Rotor 37 gerichtete Ende 121 weist einen Außenseitenabschnitt 125 ohne Gewinde (glattzylindrisch) und das vom Rotor 37 abgewendete Ende 120 einen Außenseitenabschnitt 127 mit einem Gewinde 94 auf. Das Schraubelement 91 weist am vom Rotor 37 abgewendeten Ende 120 eine konvexe Außenkontur 130 auf. In die konvexe Außenkontur 130 bzw. in das Material des Bodens 116 ist ein Schraubantrieb 133 (An- oder Eingriffskontur für drehmomentübertragende Werkzeuge) mit einer Innenkontur 134 eingeprägt. Der Schraubantrieb ist hier im Beispiel als Innenvielzahn, manchmal auch als Innensechsrund bezeichnet, ausgeführt. Alternativ kann dieser Schraubantrieb 133 auch als Innensechskant oder anderer Antrieb ausgeführt sein.
  • Wie in Verbindung mit Figur 1 zu erkennen ist, ist vorgesehen, dass der Lagerdeckel 60 eine vom Rotor 37 abgewendete Außenkontur 140 hat, und das äußere axiale Ende 143 des Lagerdeckels 60 und des Schraubelements 91 entweder axial gleichauf sind oder das äußerste axiale Ende 143 des Lagerdeckels 60 das Ende 120 des Schraubelements 91 überragt, so dass das äußerste axiale Ende 143 des Lagerdeckels 60 vom Andrehritzel 22 weiter entfernt ist als das Ende 120 des Schraubelements 91.
  • In Figur 2 ist dargestellt, dass auf das Schraubelement 91 bzw. dessen Abschnitt 127 mit dem Einschraubgewinde 94 der bereits erwähnte Klebstoff 150 aufgebracht wird. Wird das Schraubelement 91 mit dem aufgetragenen Klebstoff 150 in das Aufnahmegewinde 100 des Lagerdeckels 60 eingeschraubt, so führt dies zu einer stoffschlüssigen Sicherung.
  • In Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 2 ist in Figur 3 eine Buchse 88 mit einem Bund 155 an der Anlagefläche 103 der Antriebswelle 44 dargestellt. Die Bewirkung der axialen Lagerkraft Fa findet dabei über den Bund 155 zwischen der Anlagefläche und dem Ende 121 des Schraubelements 91 statt.
  • In Figur 4 ist das Verfahren zum Herstellen einer Stützlageranordnung 69 dargestellt. Es wird zunächst ein Stator 29 bereitgestellt und ein Rotor 37 mit seiner Antriebswelle 44 radial innerhalb des Stators angeordnet, wobei dabei eine Stützlageranordnung 66, 69 auf je einer drehaxialen Seite des Rotors eingerichtet wird. Jede Stützlageranordnung 66, 69 bewirkt dabei in radialer als auch in drehaxialer Richtung Lagerkräfte Fr, Fa. Eine Stützlageranordnung 69 wirkt in einem Lagerdeckel 60; die Antriebswelle 44 wird gestützt. Ein Schraubelement 91 wird hierzu mittels eines eine Steigung aufweisende Einschraubgewindes 94 in ein Aufnahmegewinde 100 des Lagerdeckels 60 geschraubt. Das Schraubelement 91 bewirkt sowohl eine radiale Lagerkraft Fr als auch eine axiale Lagerkraft Fa (S1). Zunächst wird hierzu das Schraubelement 91 so weit in das Aufnahmegewinde 100 des Lagerdeckels 60 geschraubt, dass kein Spiel zwischen der Rotorwelle bzw. Antriebswelle 44 und dem Schraubelement 91 bzw. der Buchse 88 vorhanden ist (S2). Anschließend wird das Schraubelement 91 entgegen der Einschraubrichtung bewegt (S3, erzeugen eines Spiels). Die Einschraubrichtung ist im Übrigen in drehaxialer Richtung, und zwar von der Orientierung her derartig definiert, dass die Einschraubrichtung vom Kommutator 52 zum Andrehritzel 22 orientiert ist. Nach dem Schrauben des Schraubelements 91 entgegen der Einschraubrichtung findet eine Sicherung des Schraubelements 91 gegen Verdrehen auf mechanische Art und Weise statt. Dies im Beispiel nach Figur 2 und
  • Figur 3 durch das Sich-Verfestigen des Klebstoffs 150, S4.
  • Bei dem Drehen des Schraubelements 91 entgegen der Einschraubrichtung wird das Schraubelement 91 vorzugsweise zwischen 45 und 240 Winkelgraden zurückgedreht. Dadurch wird ein zulässiges Spiel zwischen der Rotorwelle und dem Schraubelement eingestellt. Dieses Spiel führt zu einem kleinen Abstand zwischen der Buchse 88 und der Anlagefläche 103 im Endzustand, sofern die Antriebswelle 44 vollständig in Richtung zum Andrehritzel 22 verlagert ist. Durch dieses Zurückdrehen des Schraubelements 91 wird das Spiel so eingestellt, dass dieses zwischen 0,1 und 0,5mm beträgt.

Claims (15)

  1. Elektrische Maschine (10), insbesondere Startvorrichtung, mit einem Stator (29) und einem radial innerhalb des Stators (29) angeordneten Rotor (37) mit einer Antriebswelle (44), mit je einer Stützlageranordnung (66, 69) auf je einer drehaxialen Seite des Rotors (37), wobei jede Stützlageranordnung (66, 69) dazu geeignet ist, sowohl in radialer als auch drehaxialer Richtung Lagerkräfte (Fa, Fr) zu bewirken, wobei eine Stützlageranordnung (66, 69) in einem Lagerdeckel (60) ist und dabei die Antriebswelle (44) gestützt ist, wobei ein Schraubelement (91) mittels eines Einschraubgewindes (94) in einem Aufnahmegewinde (100) des Lagerdeckels (60) in diesem gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) sowohl eine radiale Lagerkraft (Fr) als auch eine axiale Lagerkraft (Fa) bewirkt.
  2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schraubelement (91) ein Hohlraum (106), vorzugsweise als Sackloch, ausgeführt ist und in dem Hohlraum (106) eine Buchse (88) sitzt.
  3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (88) über eine Außenkontur (112) des Schraubelements (91) ragt.
  4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass der Hohlraum (106) einen Anschlag (115) für die Buchse (88) und vorzugsweise einen axial anders positionierten Bodenabschnitt (118) aufweist.
  5. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) eine Außenkontur (112) mit zwei drehaxialen Enden (120, 121) aufweist, wobei am zum Rotor (37) gerichteten Ende (121) ein Außenseitenabschnitt (125) ohne Gewinde und am vom Rotor (37) abgewendeten Ende (120) ein Außenseitenabschnitt (127) mit Einschraubgewinde (94) angeordnet ist.
  6. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) am vom Rotor (37) abgewendeten Ende (120) eine konvexe Außenkontur (130) aufweist.
  7. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) einen Schraubantrieb (133) mit einer Innenkontur (134) hat.
  8. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckel (60) eine vom Rotor (37) abgewendete Außenkontur (140) hat, und das äußerste axiale Ende (143) des Lagerdeckels (60) und des Schraubelements (91) entweder axial gleichauf sind oder das äußerste axiale Ende (143) des Lagerdeckels (60) das des Schraubelements (91) überragt.
  9. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) im Lagerdeckel (60) mittels Form-, Kraft- oder Stoffschluss vor Verdrehen gesichert ist.
  10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) im Lagerdeckel (60) mittels eines Klebstoffs (150), vorzugsweise eines mikroverkapselten Klebstoffs, stoffschlüssig gesichert ist.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Stützlageranordnung (69) einer elektrischen Maschine (10), insbesondere Startvorrichtung, wobei ein Stator (29) bereitgestellt und ein Rotor (37) mit einer Rotorwelle (44) radial innerhalb des Stators (29) angeordnet wird, so dass je eine Stützlageranordnung (66, 69) auf je einer drehaxialen Seite des Rotors (37) eingerichtet wird, wobei jede Stützlageranordnung (66, 69) sowohl in radialer als auch drehaxialer Richtung Lagerkräfte (Fa, Fr) bewirkt, wobei eine Stützlageranordnung (69) in einem Lagerdeckel (60) wirkt und dabei die Rotorwelle (44) gestützt wird, wobei ein Schraubelement (91) mittels eines eine Steigung aufweisenden Einschraubgewindes (94) in ein Aufnahmegewinde (100) des Lagerdeckels (60) geschraubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) sowohl eine radiale Lagerkraft (Fr) als auch eine axiale Lagerkraft (Fa) bewirkt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu das Schraubelement (91) zunächst so weit in das Aufnahmegewinde (94) des Lagerdeckels (60) geschraubt wird, dass kein Spiel zwischen der Rotorwelle (44) und dem Schraubelement (91) vorhanden ist und anschließend das Schraubelement (91) entgegen der Einschraubrichtung bewegt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dabei ein Spiel zwischen der Rotorwelle (44) und dem Schraubelement (91) eingestellt wird, wobei das Schraubelement (91) zwischen 45 und 240 Winkelgrade entgegen der Einschraubrichtung bewegt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Bewegen des Schraubelements (91) entgegen der Einschraubrichtung ein Spiel zwischen der Rotorwelle (44) und dem Schraubelement (91) eingestellt wird, wobei dieses Spiel zwischen 0,1 und 0,5 mm beträgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (91) gegen Verdrehen mechanisch gesichert wird.
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