Zentrier- und Fixierring für einen elektrischen Motor
Die Erfindung betrifft einen Zentrier- und Fixierring für einen elektrischen Motor zum zentrieren und fixieren des Motors in einem Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei dem die Fixierung eines Motors in einem Gehäuse mittels Klebstoffe, Verschraubungen oder einer Presspassung zwischen Motor und Gehäuse durchgeführt wird. Die bekannten Lösungen sind entweder zu unflexibel oder zu aufwändig, insbesondere dann, wenn sowohl eine axiale als auch eine radiale Fixierung des Motors erreicht werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der eine möglichst flexible und aufwandsarme Fixierung und Zentrierung des Motors in einem Gehäuse durchführbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst gemäß eines Zentrier-und Fixierrings der eingangs genannten Art, die sich ferner dadurch auszeichnet, dass der Ring mehrere Federelemente aufweist, die auf einem Band angeordnet sind und im eingebauten Zustand des Motors im Gehäuse jeweils einen im Wesentlichen radial ausgerichteten Druck ausüben, um den Motor im Gehäuse radial und axial zu fixieren. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Der Inhalt der Unteransprüche wird durch Be¬ zugnahme ausdrücklich zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Der Erfindung liegt der Grundgedanke zu Grunde, dass mittels des erfindungsgemäßen Ringes, insbesondere der Federelemente, eine axiale als auch radiale Fixierung des Motors in einem Gehäuse möglich ist. Der von den Federelementen ausgeübte radiale Druck führt dazu, dass der Motor relativ zum Gehäuse mittig gehalten
wird. Ferner ist dieser Druck auch so hoch ausgelegt, dass eine Haft- und Reibkraft zwischen dem Ring und dem Gehäuse aufgebaut wird, so dass der Motor im Rahmen der Betriebsbelastungen auch in axialer Richtung in seiner vorgesehenen Position gehalten wird. Der Ring ist fest am Motor befestigt. Durch eine verteilte Anordnung mehrerer Federelemente, vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen, entlang des Ringes wird die Zentrierung des Motors relativ zum Gehäuse erreicht. Für die Fixierung und Zentrierung des Motors in dem Gehäuse wird neben dem Anbringen des Ringes an den Motor und dem Einsetzen des Motors in das Gehäuse kein weiterer Verfahrensschritte benötigt, was einen Vorteil ge¬ genüber den bisher bekannten Lösungen, wie oben beschrieben, darstellt .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringes, ist jedes Federelement mittels einer im Band eingeformten und aus dem Band hervorstehenden Erhebung ausgebildet. Die Erhebungen sind jeweils vorzugsweise in eine vom Motor weg¬ zeigende radiale Richtung ausgerichtet. Auf diese Weise sind die Federelemente besonders kostengünstig und aufwandsarm reali¬ sierbar .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringes, ist die Erhebung derart ausgebildet ist, dass ein Bereich der Erhebung im eingebauten Zustand plastisch verformbar ist, bspw. nach erstmaliger plastischer Verformung während der Motormontage, und ein weiterer Bereich im eingebauten Zustand elastisch verformbar ist, bspw. infolge schwankender Be¬ triebsbedingungen. Vorzugsweise ist die Erhebung derart ge¬ staltet, dass es im eingebauten Zustand einen sich plastisch verformenden Abschnitt, einen sich plastisch und elastisch verformenden Abschnitt sowie einen sich elastisch verformenden Abschnitt aufweist. Die Erhebungen sind knackfroschartig ausgebildet bzw. derart gestaltet, dass sie im Prinzip wie ein
Knackfrosch auf eine äußere Druckbelastung reagieren. Die Prägung führt dazu, dass im eingebauten Zustand des Motors die Erhebungen eine elastische Verformung erfahren und daraufhin der Druck gegen die Wand des Gehäuses erzeugt wird. Dieser Druck wird dank der Prägung auch über eine längere Zeit aufrecht erhalten, so dass der Motor auch über die Betriebsdauer fixiert und zentriert bleibt. Die Erhebung ist derart konzipiert, dass trotz der plastischen Verformung eine Restkapazität übrig bleibt, innerhalb derer die Erhebung elastisch verformbar ist, um in einem vorgegebenen Arbeitsbereich ein Spiel bspw. zwischen einem Motor und einem Gehäuse ausgleichen zu können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringes, ist die Erhebung rechteckig ausgebildet und weist in der Mitte der Erhebung einen elastisch verformbaren mittleren Bereich auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringes ist der mittlere Bereich von mehreren Flanken umgeben, wobei die Flanken derart zum Band angewinkelt angeordnet sind, dass die Flanken sich bei einer radial einwirkenden Kraft im Wesentlichen ihre Ursprungsform beibehalten . Auf diese Weise ist eine besonders zuverlässig funktionierende Realisierung der Federelemente möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringes ist der Übergang von den Flanken zum Band mittels einer Abrundung ausgebildet.
Auf diese Weise ist eine besonders zuverlässig funktionierende Realisierung der Federelemente möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringes ist das Band des Ringes als Meterware ausgebildet. Diese
Ausführungsform ermöglicht eine besonders kostengünstige und einfache Handhabung des Ringes in einer Massenfertigung.
Die Erfindung umfasst ferner gemäß einem zweiten Aspekt einen elektrischen Motor, mit einem Ring nach einem der vorstehenden Ausführungsformen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und Figuren näher beschrieben. Es zeigen: Figur la eine perspektivische Ansicht auf ein Ausführungs¬ beispiel des erfindungsgemäßen Zentrier- und Fi¬ xierrings ,
Figur lb ein vergrößerter Ausschnitt aus Figur 1,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Motors mit dem Ring und eines Gehäuses,
Figur 3 eine Schnittansicht des Motors in einem eingebauten
Zustand in dem Gehäuse, und
Figur 4 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches A aus Figur 3.
Figur la zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zentrier- und Fixierrings 1 (hiernach vereinfacht als Ring bezeichnet) . Der Ring 2 wird aus einem Band 2 geformt, auf dem mehrere Federelemente 3 ausgebildet sind. Das Band kann bei¬ spielsweise aus einem Metall gefertigt sein. Die Federelemente 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Erhebungen 3 im Band 2 ausgebildet bzw. in das Band eingearbeitet. In der Ursprungsform muss das Band keine Ringform aufweisen, sondern kann eine ebene gerade Form aufweisen. Für den Einsatz an einem Motor wird das Band 2, wie in Figur 2 zu sehen, um die Außenfläche des Motors 5 angelegt und zu einem Ring 1 geformt.
Die Erhebungen 3 sind in gleichmäßigen Abständen entlang des Bandes 2 angeordnet und weisen eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf. Die Erhebung 3 ist derart ausgebildet, dass ein Bereich der Erhebung 3 im eingebauten Zustand plastisch verformt wird und ein weiterer Bereich im eingebauten Zustand elastisch verformt wird.
Der Rand 30 der Erhebungen 3 ist abgerundet und bildet den Übergang von der Oberfläche des Bandes 2 zu mehreren Flanken 31, die in der Zeichnung in unterschiedliche Abschnitte unterteilt ist, s. Figur lb. Von dem Rand 30 ausgehend sind die Flanken 31 angeordnet, die zur Oberfläche des Bandes 2 radial nach außen bzw. vom Motor wegweisend angewinkelt sind. Die Flanken 31 umgeben einen mittleren Bereich 32 der Erhebung 3, welche zur Ausübung der Federwirkung vorgesehen ist.
Dieser mittlere Bereich 32 ist in Figur la bzw. Figur lb ist als ein in eiförmiger Bereich ausgebildet, kann jedoch in anderer Form ausgebildet sein. Es ist in drei Abschnitte 32a, 32b unterteilt. Der mittlere Abschnitt 32a ist streifenförmig ausgebildet und wölbt sich zur Mitte des Streifens hin nach oben bzw. vom Band weg. Auf diese Weise bildet dieser Abschnitt 32a den höchsten Punkt der Erhebung 3. Seitlich von dem mittleren Abschnitt 32a sind zwei weitere Abschnitte 32b angebracht, die in etwa trapezförmig ausgebildet sind und an den langen Seiten des mittleren Bereichs den Übergang zu den Flanken 31 bilden.
Die Erhebung 3 wird ermöglicht aufgrund der Geometrie und vorzugsweise auch durch entsprechende thermische Behandlung oder einer Prägung des Materials, dass der mittlere Bereich 32 stets verspannt bleibt und eine Kraft radial nach außen ausübt. Auf diese Weise übt der Ring im eingebauten Zustand des Motors einen radialen Druck zum Gehäuse hin aus. Die Flanken 31 sind zur
Bandfläche derart angewinkelt, so dass diese trotz des radialen Druckes sich im Wesentlichen nicht verformen und somit den mittleren Bereich 32 abstützen. Die Erhebung ist derart aus¬ gelegt, dass im eingebauten Zustand, wie bspw. in Figur 2 beschrieben, der mittlere Abschnitt 32a plastisch verformt wird. Die Abschnitte 32b werden teils plastisch und teils elastisch verformt. Die Flanken 31 werden nicht plastisch verformt, sondern je nach Betriebszustand elastisch verformt. Der Anpressdruck zwischen Motor und Gehäuse kann auf diese Weise stets aufrecht gehalten werden. Zum einen wird ein Spiel 72 zwischen Motor 5 und Gehäuse 7 überbrückt . Zum anderen werden Veränderungen des Spiels zwischen dem Motor 5 und dem Gehäuse 7 aufgrund Temperatur¬ schwankungen ausgeglichen. Die Temperaturschwankungen können im Bereich zwischen -50°C und +130°C liegen.
In Figur 2 ist eine Explosionsdarstellung eines elektrischen Motors 5 mit dem Ring vor Einbau in ein Gehäuse 7 zu sehen.
Der Motor 5 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Aufbau auf. Es umfasst einen Rotor 50 und einen Stator 51 (s. Figur 3) , wobei der Ring 1 an einer Außenfläche des Stators 51 befestigt ist. Die Befestigung des Ringes 1 an dem Motor kann auf vielerlei Weisen erfolgen . Das Gehäuse 7 ist zweiteilig aufgebaut, wobei das nicht zwingend notwendig ist. Der erste Teil des Gehäuses 7, der einen rechteckförmigen Aufbau hat, ist zum Aufnehmen eines Steuer¬ gerätes Vorgesehen, der auch mit dem Motor verbunden ist. Auf dem ersten Teil sitzt ein zylindrischer zweiter Teil des Gehäuses 7 mit einer Ausnehmung 71, in welche der Motor 5 eingesetzt wird. Die Ausnehmung 71 kann mit einem Deckel oder dergleichen ab¬ gedeckt und verschlossen werden.
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Der Durchmesser des Motors 5 ist derart dimensioniert, dass es in eine Ausnehmung 71 des Gehäuses 72 hineinpasst, wobei der Durchmesser 73 der Ausnehmung größtenteils so ausgestaltet ist, dass das Spiel 72 zwischen dem Motor 5 und dem Gehäuse 7 entsteht . Das Spiel 72 ist notwendig, um einen einfachen Einbau des Motors in das Gehäuse zu ermöglichen. Für den Einsatz im Betrieb muss jedoch sichergestellt werden, dass der Motor 5 fest innerhalb des Gehäuses 7 sitzt, d.h. sowohl in radialer als auch in axialer Richtung unter Einwirkung der Betriebsbelastungen nicht ver- schiebbar ist.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Schnittansicht des eingebauten Motors 5 in dem Gehäuse 7 zu sehen, wobei die Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches A zeigt.
In den Figuren 3 und 4 ist zu sehen, dass der Ring 1 das Spiel zwischen dem Motor 5 und dem Gehäuse 7 unter einer elastisch und plastischen Verformung des mittleren Bereichs 32 ausfüllt und somit einen radialen Druck bzw. einen Anpressdruck auf das Gehäuse 7 bzw. den Motor 5 ausübt. Dieser Druck ist derart dimensioniert bzw. ausgelegt, dass der Motor 5 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung fest innerhalb des Gehäuses 7 sitzt. Im eingebauten Zustand des Motors flacht somit die Erhebung 3 bzw. der mittlere Bereich 32 durch die Verformung ab und bildet eine Kontaktfläche zur Innenwand des Gehäuses 7. Die Flanken 31 behalten ihre ursprüngliche Form bei und werden ggf. elastisch verformt. Die Kontaktfläche, die durch die Verformung des mittleren Bereichs 32 gebildet wird ist auch so groß, dass eine ausreichende Reibung bzw. Haftung zwischen dem Ring 1 und dem Gehäuse 7 aufgebaut wird, die eine axiale Lagerung des Motors 5 ermöglicht. Vorteilhaft an der Verwendung des Ringes 1 ist zudem, dass ein thermischer Kontakt zwischen dem Gehäuse 7 und dem Stator 51 des Motors 5 erreicht wird, und somit eine Wärmeübertragung von Motor 5 auf das Gehäuse 7 möglich ist.
Zusätzlich dazu sitzt der Motor 5 auf dem Boden 70 des Gehäuses auf, um eine zweite axiale Lagerung des Motors 5 innerhalb des Gehäuses 7 zu erreichen.