JP2007533903A

JP2007533903A - ラジアル旋回モータおよび該ラジアル旋回モータを製作するための方法

Info

Publication number: JP2007533903A
Application number: JP2007508721A
Authority: JP
Inventors: シュテファン　ベーツ; クリューガーヴィンフリート; バウシュティアントルステン; ユッカーヨアヒム
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2007-11-22
Also published as: DE502005005811D1; DE102004020190A1; ATE412827T1; US20080124229A1; CN101031727A; EP1738081A1; EP1738081B1; KR20070002087A; WO2005103503A1

Abstract

ステータの内側の周面の表面品質を改善しかつ製作手間を減少させるために、ステータを、ステータハウジング５とステータ羽根１３とによって２つの部分から形成し、このステータ羽根１３をステータハウジング５内に相対回動不能に挿入することが提案される。
方法側では、シール面として適切な内側の周面を備えた慣用の管を使用し、長手方向に延びる接合手段を加工することが提案される。個別部材として製作されたステータ羽根１３が相応の接合手段を獲得し、これによって、ステータハウジング５とステータ羽根１３とが互いに溶接されるかまたは緊締されるかまたはねじ締結される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の旋回モータおよび請求項７の上位概念部に記載した相応の製作法に関する。

このような形式の旋回モータは、特に航空機産業および自動車産業において、種々異なる役割を果たすために使用される。有利な使用分野は、旋回モータがスタビライザに結合されて自動車の横揺れ（ロール）安定化のために働く車両産業である。

このような旋回モータは、たとえばドイツ連邦共和国特許第１９７２５４１２号明細書に記載されている。この旋回モータは、第１のスタビライザ部分に結合されたステータと、第２のスタビライザ部分に対する結合を有するロータとから成っている。ステータは、半径方向に方向付けられた２つのステータ羽根を有しており、ロータも同じく半径方向の２つのロータ羽根を有している。この場合、両ステータ羽根と両ロータ羽根とは、端面側の２つのカバーに相俟って、互いに反対の側に位置するハイドロリック的な２つの作業チャンバを形成しており、これによって、ステータ羽根とロータ羽根とが、ハイドロリック的な負荷に抗して一方の作業チャンバ内で互いに制限されて旋回可能となる。

両作業チャンバを互いに内側でシールするためには、各ステータ羽根がフレームシールエレメントを装備している。このフレームシールエレメントはステータ羽根に使用されていて、ロータの外周面に密に接触しているのに対して、各ロータ羽根は同じフレームシールエレメントを支持している。このフレームシールエレメントはステータの内側の周面に密に接触している。

ステータと両ステータ羽根とは一体に形成されており、これによって、内面の複雑な輪郭が生ぜしめられる。この内面は種々異なる役割を果たさなければならない。この場合、ステータ羽根の側方の面が純粋な当接機能のために設計されているのに対して、ステータの内側の周面は滑り・シール面として機能する。

このようなステータを大量生産条件下で製作するためには、出発部材として、冷間押出し加工された管が使用される。この管は、まず、ステータハウジングの相応の長さに旋削加工される。その後、各素材の内側輪郭が３回の引抜きでのブローチ削りの製造法によって最終加工される。これにより同じく達成可能なＲｚ＝１０の表面品質は当接機能に対して十分である。ステータの内側の周面の滑り・シール機能に対しては、この品質は満足のいくものではない。なぜならば、これに対しては、一般的にＲｚ＝１．０〜２．０の表面品質が要望されるからである。

この限りにおいて、このようなステータを装備した旋回モータはその出力パラメータを達成しない。なぜならば、シール面の粗さのため、圧力案内する作業チャンバと、圧力なしの作業チャンバとの間の内側のシール性を保証することができないからである。ステータの粗い表面のため、フレームシールエレメントがより高い摩耗も受け、これによって、旋回モータが、制限された寿命さえも有していない。さらに、特にブローチ削りによるこのようなステータの製作は、製造技術的に極めて手間を要しかつ高価である。

シール機能を改善するために、すでに表面品質を後続のラップ仕上げによって改善することが試行された。すでに、粗い表面に適合するようなフレームシールエレメントを開発する試みもあった。最終的には、これら全ての試行は高いコストまたは単に制限された組付け条件で失敗に終わった。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の旋回モータのステータの内側の周面の表面品質を改善すると同時に製作手間を減少させることである。

この課題は、装置側では、請求項１の特徴によって解決され、方法側では、請求項７の特徴によって解決される。有利な構成可能性および実施態様可能性は従属請求項から明らかである。

新規の旋回モータおよび新規の製作法は、公知先行技術の前述した欠点を排除している。

本発明を複数の実施例につき詳しく説明する。

図１によれば、旋回モータはステータ１とロータ２とから成っている。この場合、ステータ１は第１のスタビライザ部分３に結合されており、ロータ２は第２のスタビライザ部分４に結合されている。

ステータ１は、円筒状のステータハウジング５と、このステータハウジング５の一方の側に配置された第１のステータカバー６と、ステータハウジング５の他方の側に位置する第２のステータカバー７とから成っている。両ステータカバー６，７はステータハウジング５に固く螺合されていて、それぞれ一貫して延びる支承孔を装備している。両ステータカバー６，７の、互いに向かい合って位置する支承孔内には、ロータ２のロータシャフト８が相対回動可能に圧入されていて、相応のシールエレメント９，１０を介して両ステータカバー６，７に対してハイドロリック的にシールされている。

図２、図５および図１１に示したように、ロータ２は、互いに反対の側に位置する２つのロータ羽根１１を有している。両ロータ羽根１１はロータシャフト８と一体に形成されていて、半径方向に方向付けられたヘッドでステータハウジング５の内壁に適合されている。このためには、各ロータ羽根１１が、軸方向の全長にわたって延びる溝状の切欠きを装備している。この切欠き内には、フレームシールエレメント１２が挿入されている。このフレームシールエレメント１２は、既知の形式で、エラストマ製のコアと、有利にはＰＴＦＥから成る全周にわたって延びるシールフレームとを備えたプラスチックから成っている。フレームシールエレメント１２はその長い方の脚部でステータハウジング５の内側の周面に密に接触していて、その短い方の両脚部で両ステータカバー６，７に密に接触している。

ステータハウジング５内には、互いに反対の側に位置する２つのステータ羽根１３が挿入されている。両ステータ羽根１３も同じく、その軸方向の全長にわたって延びるそれぞれ１つの溝状の切欠きを装備している。この切欠き内にも、それぞれ１つのフレームシールエレメント１２が圧入されている。このフレームシールエレメント１２は、その長い方の脚部でロータシャフト８の外側の周面に密に接触していて、その短い方の両脚部で両ステータカバー６，７に密に接触している。したがって、互いに反対の側に位置する等圧の２つの圧力チャンバ１４と、互いに反対の側に位置する等圧の２つの流出チャンバ１５とが形成される。これらのチャンバ１４，１５は、ステータ羽根１３とロータ羽根１１との間の、制限された相対的な旋回可能性によって容積可変である。この場合、互いに反対の側に位置する各圧力チャンバ１４もしくは各流出チャンバ１５の等圧性は、ロータシャフト８に加工された接続通路１６によって達成される。

ステータハウジング５と両ステータ羽根１３とは、いま、特別な形式で２つの部分から形成されている。

したがって、ステータハウジング５は、図３に示した第１の構成では、管として形成されていて、両ステータ羽根１３に対する制限された長さを備えた、互いに反対の側に位置しかつ長手方向に延びる２つの取付けスリット１７を有している。これに相応して、図４に示した各ステータ羽根１３は、長手方向に延びる取付けキー１８を装備している。この場合、各取付けスリット１７は、全周にわたって延びる円錐面を有している。この円錐面は取付けスリット１７をステータハウジング５の内径から外径に向かって半径方向で拡大している。これに対して、ステータ羽根１３の各取付けキー１８は、全周にわたって延びる円錐面を有している。この円錐面は半径方向内側から外側に向かって縮小している。この場合、取付けスリット１７の内側寸法と、取付けキー１８の外側寸法とは、取付けスリット１７の、取付けキー１８よりも小さな寸法と、取付けキー１８の、取付けスリット１７よりも大きな寸法とが互いに嵌合可能であるように互いに適合されている。円錐角は、圧入された状態で、溶接シーム１９のために適した溝が生ぜしめられるように選択されている。

図５〜図８に示した第２の構成では、管状のステータハウジング５が、互いに反対の側に位置する、このステータハウジング５の長さにわたって延びる２つの楔溝２０を有している。さらに、両楔溝２０は横断面図で鳩尾形状を有している。この鳩尾形状に適合するように、図８に示したステータ羽根１３は、相応の楔溝２０内へのステータ羽根１３の軸方向の押込みを可能にしかつ楔溝２０からの半径方向の落下を阻止する外側の寸法を備えている。この場合、楔溝２０の楔角とステータ羽根１３の外側形状とは同じ大きさであり、緊締・自縛的な摩擦接続が生ぜしめられるように選択されている。これに類似して、図７に示したように、ステータハウジング５と各ステータ羽根１３との間の緊締・自縛的な摩擦接続は、ステータハウジング５に設けられた、同じ方向に向けられた平行な２つの楔溝２０’と、この両楔溝２０’に相応する、ステータ羽根１３に設けられた楔キーとによって達成することができる。

図９および図１０に示した第３の構成では、両ステータ羽根１３が管状のステータハウジング５にねじ締結されていて、付加的に位置固定されている。この位置固定は、ステータハウジング５に設けられた嵌合溝２１と、ステータ羽根１３に設けられた嵌合キー２２とによって行われる。溝・キー位置固定の代わりに、ピン・孔位置固定が行われてもよい。

ステータ羽根１３の両側の作業チャンバの間のシール性を防護するためには、各ステータ羽根１３が、シールエレメント２３のための少なくとも１つの長手方向溝を装備している。

図１１に示した第４の構成では、各ステータ羽根１３のための管状のステータハウジング５が、軸方向の全長にわたって延びる位置固定溝２４を有しているのに対して、ステータ羽根１３はその外側の領域で嵌合キーとして形成されている。ステータハウジング５の位置固定溝２４とステータ羽根１３の嵌合キー領域とは溝・キー結合部を形成している。この溝・キー結合部は専ら回動防止の役割を引き受ける。これに対して択一的には、回動防止が、図１２に示したように、ステータハウジング５に設けられた平行な２つの位置固定溝２４’と、これに相応して、ステータ羽根１３に設けられた２つの嵌合キーとから成っていてもよい。

ステータ羽根１３の側面の、ステータハウジング５を越えて突出した領域では、ステータ羽根１３がその軸方向の全長にわたって楔状に形成されている。ステータハウジング５内に相対回動不能に挿入された両ステータ羽根１３の間には、それぞれ１つのスペーサシェル２５が挿入されている。このスペーサシェル２５の側面も同じく楔状に延びている。ステータ羽根１３の側面の楔角と、スペーサシェル２５の側面の楔角とは同じ大きさであり、スペーサシェル２５の軸方向の押込みによって、緊締・自縛的な摩擦接続が生ぜしめられるように選択されている。

このようなステータ１は、以下のように製作される。

図１〜図１０に示した最初の３つの構成におけるステータハウジング５を製作するための出発製品として、引抜き加工されてホーニング加工された慣用の管が使用される。この管の内側の周面はその前加工に基づき、最大Ｒｚ（十点平均粗さ）＝２の表面品質を有していて、これによって、シール面として極めて良好に適している。したがって、後続の精密加工が不要となる。管はステータハウジング５の相応の長さに旋削加工される。その後、第１の構成に対する取付けスリット１７、第２の構成に対する楔溝２０，２０’または第３の構成に対する嵌合溝２１および固定孔が、従来の切削加工によりステータハウジング５に加工される。

これに対して、ステータ羽根１３が、従来の形式で相応の寸法と形状とを備えて製作され、ステータハウジング５内に挿入される。

その後、ステータハウジング５とステータ羽根１３とが、第１の構成では、即座の溶接法によって互いに溶接されるかまたは、第２の構成では、互いにプレス嵌めされるかまたは、第３の構成では、互いに位置固定されてねじ締結される。次いで、完成したステータの両端面が、従来の形式で扁平加工され、設定されたカバー孔と、シール溝とが加工される。

図１１および図１２に示した第４の構成におけるステータハウジング５を製作するための出発製品として、内側の周面の表面品質に課せられる特別な要求を満たす必要がない慣用の管が使用される。その後、図１１に示した位置固定溝２４または図１２に示した位置固定溝２４’がステータハウジング５に加工される。

これに対して、ステータ羽根１３が、従来の形式で、位置固定溝２４，２４’に適合された寸法と形状とを備えて製作され、ステータハウジング５内に挿入される。同時に、スペーサシェル２５が、従来の形式でかつ、軸方向に作用する圧着力の使用下でそれぞれ両ステータ羽根１３の間に嵌合し、この場合、ステータハウジング５の内側の周面に全面で当て付けられるような寸法および形状で製作される。この場合、各スペーサシェル２５の内側の面は従来の精密加工法でＲｚ＝１〜２の表面品質に加工される。

個別部材の完成後、ステータ羽根１３が位置固定溝２４、２４’内に押し込まれ、その後、互いにスペーサシェル２５によって、自縛が達成されるまでプレス嵌めされる。

次いで、完成したステータ１の両端面が、従来の形式で扁平加工され、設定されたカバー孔と、シール溝とが加工される。

ラジアル旋回モータの縦断面図である。第１の構成における旋回モータの横断面図である。図２に示したステータハウジングの斜視図である。図２に示したステータ羽根の斜視図である。第２の構成における旋回モータの横断面図である。図５に示したステータハウジングの形状の斜視図である。図５に示したステータハウジングの別の形状の斜視図である。図５に示したステータ羽根の斜視図である。旋回モータの第３の構成のステータハウジングの斜視図である。第３の構成のステータ羽根の斜視図である。第４の構成における旋回モータの横断面図である。図１１に示したステータの斜視図である。

符号の説明

１ステータ、２ロータ、３スタビライザ部分、４スタビライザ部分、５ステータハウジング、６ステータカバー、７ステータカバー、８ロータシャフト、９シールエレメント、１０シールエレメント、１１ロータ羽根、１２フレームシールエレメント、１３ステータ羽根、１４圧力チャンバ、１５流出チャンバ、１６接続通路、１７取付けスリット、１８取付けキー、１９溶接シーム、２０，２０’ 楔溝、２１嵌合溝、２２嵌合キー、２３シールエレメント、２４，２４’ 位置固定溝、２５スペーサシェル

Claims

ラジアル旋回モータであって、ステータ（１）と、該ステータ（１）内に支承されたロータ（２）とが設けられており、ステータ（１）が、半径方向内側に向けられた少なくとも１つのステータ羽根（１３）を備えており、ロータ（２）が、ロータ羽根（１１）を備えており、ステータ羽根（１３）とロータ羽根（１１）とが、相互間に、容積可変のハイドロリック的な少なくとも１つの圧力チャンバ（１４）と、容積可変のハイドロリック的な同数の流出チャンバ（１５）とを形成しており、圧力チャンバ（１４）と流出チャンバ（１５）とが、ステータ羽根（１３）とロータ羽根（１１）とに設けられたフレームシールエレメント（１２）によって互いにハイドロリック的にシールされている形式のものにおいて、
ステータ（１）が、２つの部分から形成されていて、ステータハウジング（５）とステータ羽根（１３）とから成っており、該ステータ羽根（１３）が、ステータハウジング（５）内に相対回動不能に挿入されていることを特徴とする、ラジアル旋回モータ。
ステータハウジング（５）が、各ステータ羽根（１３）に対して、長手方向に延びる取付けスリット（１７）を有しており、各ステータ羽根（１３）が、取付けスリット（１７）に嵌合する取付けキー（１８）を有しており、ステータハウジング（５）とステータ羽根（１３）の取付けキー（１８）とが、ステータハウジング（５）の外側の周面に設けられた溶接シーム（１９）によって結合されている、請求項１記載のラジアル旋回モータ。
溶接シーム（１９）のための溝を形成するために、ステータハウジング（５）の取付けスリット（１７）と、ステータ羽根（１３）に設けられた取付けキー（１８）とが、全周にわたって延びる円錐面を有している、請求項２記載のラジアル旋回モータ。
ステータハウジング（５）が、各ステータ羽根（１３）に対して、長手方向に延びる少なくとも１つの楔溝（２０，２０’）を有しており、各ステータ羽根（１３）が、楔溝（２０，２０’）に嵌合する外側形状を有しており、楔溝（２０，２０’）とステータ羽根（１３）の外側形状とが、その寸法において緊締・自縛的なプレス嵌めに対して設計されていて、横断面で見て鳩尾プロファイルを形成している、請求項１記載のラジアル旋回モータ。
相関的な緊締のために、ステータハウジング（５）と各ステータ羽根（１３）とが、固定孔を有しており、相関的な位置固定のために、ステータハウジング（５）が、嵌合溝（２１）を装備しており、各ステータ羽根（１３）が、嵌合キー（２２）を装備しており、圧力チャンバ（１４）と流出チャンバ（１５）との間のシール性を保証するために、各ステータ羽根（１３）が、その全長にわたって延びる少なくとも１つのシールエレメント（２３）を支持している、請求項１記載のラジアル旋回モータ。
回動防止のために、ステータハウジング（５）が、各ステータ羽根（１３）に対して、軸方向の全長にわたって延びる少なくとも１つの位置固定溝（２４，２４’）を有しており、ステータ羽根（１３）が、その外側の領域で嵌合キーとして形成されているのに対して、緊締・自縛的な摩擦接続のために、各ステータ羽根（１３）が、その側面の領域で軸方向の全長にわたって楔状に形成されており、２つのステータ羽根（１３）の間にそれぞれ１つのスペーサシェル（２５）が挿入されており、該スペーサシェル（２５）の側面が、同じく楔状に延びている、請求項１記載のラジアル旋回モータ。
ロータ（２）を従来の形式で製作し、中空の棒材から成るステータ（１）を長さに切り離し、内側輪郭を製作し、次いで、端面を扁平加工し、シールエレメントのための切込みと、ステータカバー（６，７）を固定するための孔とを設け、ロータ（１）とステータ（２）とを組み合わせて、ラジアル旋回モータを製作するための方法において、ステータ（１）をステータハウジング（５）と個々のステータ羽根（１３）とから解離不能に組み合わせ、この場合、
−ステータハウジング（５）を製作するために、シール面として適切な内側の周面を備えた慣用の管を使用し、切り離された管に、嵌め込みたいステータ羽根（１３）の領域で、長手方向に延びる接合手段を加工し、
−各ステータ羽根（１３）を、その完全な輪郭を備えて製作し、この場合、長手方向に延びる、ステータハウジング（５）に嵌合する接合手段を加工することを特徴とする、ラジアル旋回モータを製作するための方法。
ステータハウジング（５）が、取付けスリット（１７）を獲得し、各ステータ羽根（１３）が、取付けキー（１８）を獲得し、取付けスリット（１７）と取付けキー（１８）とを、組み合わされた状態でステータハウジング（５）の外面で互いに溶接する、請求項７記載の方法。
ステータハウジング（５）が、楔溝（２０，２０’）を獲得し、各ステータ羽根（１３）が、楔状の外側形状を獲得し、楔溝（２０，２０’）と外側形状とを、組み合わされた状態でステータハウジング（５）の外面で互いにプレス嵌めする、請求項７記載の方法。
ステータハウジング（５）が、固定孔と嵌合溝（２１）とを獲得し、各ステータ羽根（１３）が、固定孔と嵌合キー（２２）とを獲得し、嵌合溝（２１）と嵌合キー（２２）とを、圧入された状態でステータハウジング（５）の外面で互いにねじ締結する、請求項７記載の方法。
ステータハウジング（５）を製作するために、内側の周面の表面品質に課せられる特別な要求なしの慣用の管を使用し、ステータハウジング（５）が、位置固定溝（２４，２４’）を獲得し、各ステータ羽根（１３）が、位置固定溝（２４，２４’）に適合された外側形状と、側方の楔面とを獲得し、２つのステータ羽根（１３）の間に、側方の楔面を備えたスペーサシェル（２５）を嵌め込み、ステータ羽根（１３）とスペーサシェルとをその楔面で互いに自縛的にプレス嵌めする、請求項７記載の方法。