JP2008511278A - 軸方向のばねエレメントを備えた電気機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、軸方向のばねエレメント並びに電気機器（１０）、特に自動車における機能エレメントを駆動するための電気機器（１０）であって、ロータ軸（１２）が、ころがり軸受（２２，２０）を用いてハウジングのハウジング部分（１６）に回転可能に支承されており、軸方向のばねエレメント（３２）がころがり軸受（２２，２０）と、ロータ軸（１２）に回動不能に配置されたロータ構成部分（３４）との間に配置されている形式のものに関する。このような形式の電気機器において本発明の構成では、軸方向のばねエレメント（３２）が内側リング（４０）と外側リング（４２）とを有していて、両方のリング（３２，４０）が互いに軸方向においてばね弾性的に結合されていて、外側リング（４２）がロータ構成部分（３４）と結合されている。

Description

従来技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載された軸方向のばねエレメントを備えた電気機器、並びに軸方向のばねエレメントに関する。

ＪＰ２０００−３０８３０５Ａに基づいて公知の電動モータでは、ロータが玉軸受を用いてハウジングに支承されている。玉軸受とロータとの間においてロータ軸にはワッシャが配置されており、このワッシャはロータを、軸方向で玉軸受に対して支持している。この場合ワッシャはリング部分を有していて、このリング部分には、半径方向に張り出したばね部分が一体成形されており、これらのばね部分はばね弾性的にロータコアに支持されている。この公知の構成では、ワッシャは別個の方法ステップにおいて取り付けられねばならず、このことは、ロータ軸におけるワッシャの案内に基づいて、ワッシャの引っ掛かりによる問題を生ぜしめることがある。

発明の利点
独立請求項の特徴部記載のように構成された本発明による電気機器及び本発明による軸方向のばねエレメントには、ばねエレメントの内側リングとばね弾性的に結合された外側リングの構成によって、ばねエレメントをロータ構成部分に確実に固定できる、という利点がある。これによってばねエレメントはロータ構成部分と一緒に１回の組立てステップで有利にロータ軸に配置されることができる。ばねエレメントはその取付け時に既にロータ構成部分にしっかりと結合されているので、内側リングとロータ軸との間における許容誤差を相応に大きく選択することができ、その結果クランプリングがロータ軸へのその取付け時に引っ掛かることはもはやあり得ない。半径方向に張り出した端部を備えたばねエレメントとは異なり、外側リングによって、ばねエレメントがその搬送時に互いに引っ掛かることは回避される。

従属請求項に記載された構成によって、独立請求項に記載された構成を有利に発展および改善することができる。内側リングと外側リングとの弾性的な結合によって、ばねエレメントは一方では外側リングでロータ構成部分にしっかりと結合され、かつ他方では、ばね弾性的な軸方向のリング状の当接面もしくは支持面を軸受における接触のために利用することができる。

ロータ構成部分におけるばねエレメントの固定によって、内側リングは半径方向において極めて狭幅に形成することができ、その結果内側リングは軸受側においてもっぱら、電機子軸に結合された軸受の内側部分に支持されている。これによって、軸受の内側部分と外側部分との間における摩擦は、軸受のシール円板によって阻止され、これにより電気機器の効率が高められる。

内側部分と外側部分との間におけるばね弾性的なウェブを螺旋状に形成すると特に有利であり、このように構成されていると、ばねエレメントの軸方向負荷時にばねエレメントの外径が増大することはない。軸方向のばね運動距離は、内側リングに対する外側リングの回動によって得られ、これによって、必要な半径方向における構造空間が減じられる。

内側リングの直径とロータ軸の外径とが隙間嵌めを形成すると、ばねエレメントがロータ軸に引っ掛かることはなくなるので、軸方向における組立てもしくは取付けが簡単になり、かつばねエレメントの軸方向における遊び補償が簡単になる。電機子軸と内側リングとの間におけるこのような半径方向遊びが可能なのは、ばねエレメントの半径方向における案内がロータ軸によってではなく、ロータ構成部分によって引き受けられるからである。

ばねエレメントの外側リングが環状の外壁、特に全周にわたって閉鎖された外壁を有していると、外壁は、ロータ構成部分の対応する切欠きにプレス嵌めされることができ、これによってばねエレメントをこのロータ構成部分にしっかりと固定することができる。このような半径方向に張り出した環状の外壁は、ばねエレメントがその搬送時に互いに引っ掛かることをも阻止する。

外側リング、特に環状の外壁を備えた外側リングは、ロータの構成部分におけるばねエレメントの、方法技術的に有利な別の固定可能性をも提供する。外側リングは例えば、ロータ構成部分のアンダカット部又は係止エレメントに係合することができる。同様にまた外側リングはロータ構成部分と一緒に差込み結合部として形成されることも、又はロータ構成部分の塑性的な材料変形部を用いてロータ構成部分に固定されることもできる。これによって、ばねエレメントを固定するための別の組立てステップは不要になる。

外側リングが、ロータ軸に簡単に取付け可能な電機子薄片パケットの端面に直接固定されるようになっていると、特に有利である。ロータ軸はこの場合ころがり軸受を用いて電動モータのポールポットに支承される。

電気機器の材料膨張を補償するために、軸方向のばねエレメントが接触しているころがり軸受は、浮遊軸受として形成されている。この場合、例えば玉軸受の、ロータ軸に堅固に配置された内側部分は、ある所定の範囲内で外側部分に対して軸方向可動である。ロータ軸の一方の端部にこのような浮遊軸受を配置することによって、ロータ軸を他の箇所において、簡単に製造できる固定軸受を用いてハウジングに支承することができ、これによって電機子軸の支承が過剰に規定されることはなくなる。

本発明による軸方向のばねエレメントは、回動不能に配置された構成部分を備えた軸を、相応な軸受受容部に支承するのに、適している。形状安定的な外側リングは比較的簡単に軸の構成部分に少なくとも軸方向で固定することができるので、外側リングに弾性的に結合された内側リングによって、リング状の軸受構成部分のための支持面が得られる。これによって特に、浮遊軸受として形成された玉軸受において、ロータ軸における内側部分が遊びをもってスライド嵌め（Schiebesitz）されている場合に、内側部分は騒音及び摩耗を最小にするために軸方向において緊張させられることができる。螺旋状に形成された弾性的な結合ウェブに基づいて、ばねエレメントの外径はコンスタントなままであり、有利である。

図面
次に図面を参照して、本発明による装置の実施例を詳説する。
図１は、電気機器の一部を断面して示す図であり、
図２は、図１に示された本発明による軸方向のばねエレメントを示す図であり、
図３及び図４は、図１に示された電気機器の別の実施例を示す図である。

実施例の説明
図１に示された電気機器１０では、ロータ軸１２を有するロータ１３は、ポールポット１４として形成されたハウジング部分１６に支承されている。ハウジング部分１６には軸受受容部１８が形成されていて、この軸受受容部１８には、玉軸受２０として形成されたころがり軸受２２が配置されている。ころがり軸受２２は外側部分２４を有しており、この外側部分２４は半径方向で軸受受容部１８に接触している。内側部分２８は転動体２６を用いて外側部分２４に対して回転可能であり、この場合転動体２６はシール円板３０を用いて覆われている。内側部分２８はロータ軸１２を有しており、この場合ころがり軸受２２は浮遊軸受として形成されており、これによってロータ軸１２はハウジング部分１６に対して容易に軸方向シフト可能である。ころがり軸受２２に対してロータ軸１２を軸方向において緊締するために、ロータ１３には軸方向のばねエレメント３２が配置されており、このばねエレメント３２は一方ではころがり軸受２２の内側部分２８に支持され、かつ他方では、ロータ軸１２に回動不能に配置されたロータ構成部分３４に支持されている。ロータ構成部分３４は例えば、電気的な巻線３５を受容するための電機子薄片パケット３４として形成されており、その端面３６にリング状の切欠き３８を有していて、この切欠き３８には、軸方向のばねエレメント３２が少なくとも軸方向において固定されている。ばねエレメント３２は内側リング４０と外側リング４２とを有しており、両リング４０，４２は軸方向ばね弾性的な螺旋状のウェブ４４を用いて互いに結合されている。外側リング４２は実施例では環状の外壁４６を有しており、この外壁４６は、ロータ構成部分３４の切欠き３８と共に半径方向のプレス嵌め部４５を形成している。ばねエレメント３２はここではばね鋼製の打抜き曲げ部材として製造されていて、環状の壁４６の領域に凹設部４８として縁曲げ部５０又はエンボス加工部５０を有している。内側リング４０にばねエレメント３２は、ロータ軸１２の直径５４よりも大きな内径５２を有している。内側リング４０にはさらに軸方向の支持面５６がころがり軸受２２を支持するために形成されており、この支持面５６の外径は、該支持面５６がころがり軸受２２の内側部分４０にだけ接触するように、寸法設定されている。この場合軸方向の支持面５６はころがり軸受２２の外側部分２４又はシール円板３０には接触しておらず、これによって回転するロータ１３と回動不能な外側部分２４との間における摩擦損失を回避することができる。

電気機器１０を組み立てるために、軸方向のばねエレメント３２は、予め組み立てられたロータ１３に少なくとも軸方向において固定される。例えば外側リング４２は、ロータ軸１２と回動不能に結合されたロータ構成部分３４の切欠き３８にプレス嵌めされる。これによってばねエレメント３２は、内側リング４０の直径５２がロータ軸１２の外径５４よりも大きい場合でも、確実にロータ１３に固定され、その結果ロータ１３は、逆さまでも、いわゆる「ブラインド組立て」によって、ハウジング部分１６に予め取り付けられたころがり軸受２２に導入されることができる。軸方向の取付け力５９に基づいて、ばねエレメント３２の軸方向における予負荷もしくはプリロード（Vorspannung）を調節することができる。運転中における熱膨張発生時に電機子１３は、軸方向の応力を維持しながらハウジング部分１６に対してシフト可能であり、この際にばねエレメント３２がロータ軸１２に引っ掛かることはない。同様にこれによって、軸方向の予負荷力もしくはプリロードが加えられていても、摩擦による力損失は生じない。

図２には、図１に示された軸方向のばねエレメント３２が、電気機器１０への取付け前の状態で示されている。外側リング４２及び内側リング４０は互いに同心的に配置されており、この場合内径５２は、ロータ軸１２の外径５４よりも大きく形成されている。螺旋状のウェブ４４は次のように、すなわち軸方向力５９の作用時にばねエレメント３２の半径方向の寸法（内径５２、環状の壁４６の外径４７）がほとんど変化しないように、配置されている。これに対して軸方向のばね運動距離は、外側リング４２に対する内側リング４０の回動によって得られる。図示の実施例では３つの螺旋状のウェブ４４が打ち抜かれており、これらのウェブ４４の数及び形状は使用に応じて変化可能である。内側リング４０における軸方向の支持面５６は軸方向における小さなずれ５０によって形成されており、このずれ５０は同時に内側リング４０のための補強部４８を形成している。例えば縁曲げ部５０、エンボス加工部５０又は軸方向の段部としても形成することができる補強エレメント４８によって、ばねエレメント３２の半径方向の変形が回避される。

図３には、軸方向のばねエレメント３２の別の実施例が示されており、この場合ばねエレメント３２はアンダカット部６６を用いてロータ構成部分３４と結合されている。この場合ロータ構成部分３４は薄片パケットとして形成されており、切欠き３８を形成するために幾つかの薄片層６２は、ロータ構成部分３４の端面３６における最上位の薄片層６４よりも大きなリング状の切欠き３８を有している。これによって、弾性的なばねエレメント３２を押し込むことができるアンダカット部６６が形成される。これによってばねエレメント３２は軸方向においてセルフロック式にロータ構成部分３４に軸方向及び半径方向において固定されることができる。この実施例ではばねエレメント３２は、ロータ構成部分３４に対して半径方向及び軸方向において小さな遊びしか有していないが、このことは軸方向のばねエレメント３２の作用形式を何ら損なわない。

図４に示された別の実施例ではロータ構成部分３４に、例えばプラスチック製の係止エレメント７０が配置されており、この係止エレメント７０内に、軸方向のばねエレメント３２の外側リング４２が挿入されて係止されることができる。このような構成によっても、電機子１３におけるばねエレメント３２の確実な軸方向固定が達成され、この軸方向固定は、ロータ軸１２における摩擦を生ぜしめることなしに、ころがり軸受２２の内側部分２８における内側リング４０の支持を可能にする。

付言すれば、図示及び記載された実施例に関しては個々の特徴を互いに様々に組み合わせることが可能である。例えばハウジング部分１６、ころがり軸受２２又はロータ構成部分３４の具体的な構成は任意のバリエーションが可能である。同様に軸方向のばねエレメント３２の構成は、ロータ構成部分３４及びころがり軸受２２の必要な軸方向における予負荷力もしくはプリロード及び寸法に合わせられることができる。ロータ構成部分３４にばねエレメント３２を軸方向において固定するために、プレス嵌め部４５、アンダカット部６６又は係止結合部７０の代わりに、差込み結合部、塑性の材料変形又は同じ作用をもつ結合手段をも使用することができる。本発明によるばねエレメント３２及び本発明による電気機器１０は、特に自動車における機能エレメントを駆動するために、例えば可動部分の調節モータのために、又は例えばアンチロックシステムにおいて使用されるファンモータもしくはブロワモータ又はポンプモータのために、適している。

電気機器の一部を断面して示す図である。 図１に示された本発明による軸方向のばねエレメントを示す図である。 図１に示された電気機器の別の実施例を示す図である。 図１に示された電気機器のさらに別の実施例を示す図である。

Claims (10)

1. 電気機器（１０）、特に自動車における機能エレメントを駆動するための電気機器（１０）であって、ロータ軸（１２）が、ころがり軸受（２２，２０）を用いてハウジングのハウジング部分（１６）に回転可能に支承されており、軸方向のばねエレメント（３２）がころがり軸受（２２，２０）と、ロータ軸（１２）に配置されたロータ構成部分（３４）との間に配置されている形式のものにおいて、
   軸方向のばねエレメント（３２）が内側リング（４０）と外側リング（４２）とを有していて、両方のリング（３２，４０）が互いに軸方向においてばね弾性的に結合されていて、外側リング（４２）がロータ構成部分（３４）と結合されていることを特徴とする、軸方向のばねエレメントを備えた電気機器。
2. ばねエレメント（３２）の内側リング（４０）と外側リング（４２）とが、ばね弾性的なウェブ（４４）を用いて互いに結合されている、請求項１記載の電気機器。
3. ころがり軸受（２２，２０）が、ロータ軸（１２）を受容する内側部分（２８）と、ハウジング部分（１６）に支承された外側部分（２４）とを有しており、ばねエレメント（３２）の内側リング（４０）が軸方向でころがり軸受（２２，２０）の内側部分（２８）に支持されていて、かつ特にころがり軸受（２２，２０）の外側部分（２４）には支持されていない、請求項１又は２記載の電気機器（１０）。
4. ばね弾性的なウェブ（４４）がロータ軸（１２）の周りに螺旋状に配置されていて、特にばねエレメント（３２）の軸方向負荷時に内側リング（４０）が外側リング（４２）に対して回動可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機器（１０）。
5. 内側リング（４０）がロータ軸（１２）の外径（５４）よりも大きな内径（５２）を有していて、内側リング（４０）がロータ軸（１２）に支持されていない、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機器（１０）。
6. 外側リング（４２）が、半径方向に張り出した環状の外壁（４６）を有しており、該外壁（４６）が、ロータ構成部分（３４）における円筒形の切欠き（３８）と共にプレス嵌め結合部（４５）を形成している、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機器（１０）。
7. 外側リング（４２）が係止結合部（７０）、アンダカット部（６６）、差込み結合部又は材料変形部を用いて軸方向でロータ構成部分（３４）に固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気機器（１０）。
8. ロータ構成部分（３４）が、電機子薄片パケットとして形成され、かつハウジング部分（１６）がポールポット（１４）として形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気機器（１０）。
9. ころがり軸受（２２，２０）が、ロータ軸（１２）の端部に配置された浮遊軸受（２２，２０）として形成されていて、ロータ軸（１２）が付加的に少なくとも１つの固定軸受を用いてハウジングに支承されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気機器（１０）。
10. 軸方向のばねエレメント（３２）、特に請求項１から９までのいずれか１項記載の軸方向のばねエレメント（３２）であって、軸方向のばねエレメント（３２）が、内側リング（４０）と、該内側リングに対して同心的で大きな直径（４７）を有する外側リング（４２）とを有しており、該内側リング（４０）と外側リング（４２）とが、螺旋状に配置された弾性的なウェブ（４４）を用いて軸方向においてばね弾性的に互いに結合されていて、外側リング（４２）が、該外側リング（４２）をロータ構成部分（３４）に軸方向で固定するために補強部（４８，５０）を有していることを特徴とする、軸方向のばねエレメント（３２）。

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