JP4638911B2 - 電気機械及び電気機械を接続フランジに結合するための方法 - Google Patents

Description

自動車構造が次第に小型化するにつれて個々のコンポーネント、特に電気機械が構成上の要請、特に提供された構成スペースに適合される。ますます電気機械は組み込まれた伝動装置なしに接続部に直接に適合されるようになっており、場合によっては必要な伝動装置段が接続側で得られる。これらの電気機械は、個別ユニットとして電動モータの機能を満たす作動可能なコンポーネントである。

従来技術
一般に電気機械を接続部に固定するためには、電気機械のフランジに、独立して組み込まれた固定アイ又はねじ込み舌片が設けられている。しかしながら、多くの使用分野ではこのために必要な構成スペースが提供されていない。接続部に設けられたねじ込み舌片の位置が、前記組み込まれた固定アイ又はねじ込み舌片の位置とは異なっている場合もある。

ドイツ連邦共和国特許第１０３４１７５２．４号明細書が、リベット押し型を備えた中空リベット工具並びにリベット締め方法及びリベット結合に関連している。中空リベットを変形するための前記リベット押し型はリベットシャフトを有しており、このリベットシャフトは、リベットシャフトの軸線に沿って延在する貫通区分を有しており、この貫通区分は、リベット締め工程の間にリベット押し型が中空リベットを貫通した場合に中空リベットの中央部分の内部が支持されるように形成されている。このようにして中空リベットの中央部分の変形が減じられるか、又は実質的に阻止され、これにより、確実なリベット結合部が信頼性良く形成される。開示されたリベット締め方法により、電気機械、例えば電気的な小型モータのハウジング部分の間のリベット結合部が形成されるか、又はアルミニウム又はプラスチックより作製された伝動装置ハウジングと、鉄又は鋼より作製された、電気機械の駆動装置の電機子軸を取り囲む極ポットとを結合することができる。極ポット内には、例えば強磁性の磁石又は希土類磁石から成る永久磁石が嵌め込まれていてもよい。

発明の説明
本発明により提案された電気機械によって、特別な組付けコンセプトが実施される。この電気機械は、ハウジングとエンドシールドとを組み立てる１つ又は複数の中空リベットを介して、固定エレメント、特に解除可能に結合可能な固定エレメント、例えばねじによって直接に接続部に収容し、組み付け、位置決めし、固定するか、又はセンタリングすることもできる。これにより、電気機械と接続部との間の結合部は、有利には構成スペースを最適化し、構成スペースを節約するように形成されている。すなわち、電気機械のフランジに付加的なねじ込み舌片を設けることは不可欠ではない。ハウジングフランジとエンドシールドフランジとに同じ固定アイが使用されることにより、ハウジングとエンドシールドとの結合のためにも、電気機械と接続フランジとの結合のためにも、フランジ領域に必要な構成スペースを有利には減じることができる。このようにして有利には電気機械の使用可能性及び用途が拡大される。

本発明による電気機械は、自動車構造内に用途に関連して組み付けることのできる、それ自体で個々に作動可能なコンポーネントである。接続フランジに収容されたか、又は組み付けられた後にはこの電気機械は気密性及び耐震動性に関して技術的な要請を無制限に満たす。１つ又は複数の中空リベットにより加えられた、ハウジングフランジとエンドシールドフランジとの間の締付け力は、中空リベットを貫通する固定エレメントによる接続により高められる。なぜならば、中実な固定エレメント、例えばねじは、中空リベットよりも著しく高い固有剛性を有しているからである。この場合には中空リベットは、固定エレメント、特にねじの力による締付け結合を著しく損なうことなしに、塑性的な領域まで変形されてよい。中空リベットを圧縮するための力は固定エレメントの力に対して作用する。固定エレメントによる結合は気密性及び剛性を支援するか、又は高めるので、この技術的な要請が中空リベット結合のみによって既に満たされている必要はない。

本発明により提案された電気機械は、小型モータの形で形成された、ありとあらゆる用途に使用することができるような電気機械であり、本発明により提案された組付けコンセプトは大型の電気機械、又は例えば発電所分野で使用される極めて大型の電気機械にも用いることができる。

本発明のさらなる利点及び有利な構成を図面に基づき以下に説明する。

図１は、本発明による電気機械の１実施例の側面図を示しており、この電気機械の基本的な構造、特に見ることのできるコンポーネントを説明するために役立つ。前記電気機械は、ジェネレータ、ブラシを有するモータ（いわゆる「ＤＣユニット」）、ブラシレスモータ（いわゆる「ＥＣユニット」）又は非同期式機械、リラクタンス機械、同期機械又はヒステリシス機械であってよい。特に電気機械はギアレスに構成されていてよい。図１には機能性に関して一般性の制限なしにＤＣユニットが示されている。

外観図に見ることができるように、電気機械１０が、ハウジングフランジ１４を備えたハウジング１２（極ポット）と、エンドシールドフランジ１８を備えたエンドシールド（Lagerschild ）１６とを有している。ハウジングフランジ１４とエンドシールドフランジ１８とは互いに向かい合って形状接続して（in Formschluss）配置されており、これにより、コップ状のハウジング１２とポット状のエンドシールド１６とは協働して電気機械１０をカプセル化している。ハウジングフランジ１４とエンドシールドフランジ１８とは、互いに相関的に位置決めされた貫通孔又はそれぞれのフランジ１４，１８を横断する互いに相関的に位置する孔を有している。孔又は貫通孔は円筒状又は多角状であってよい。結合部は中空リベット２０によって固定されている。この中空リベット２０の形状付与は貫通孔の形状に適合されている。この中空リベット２０に関しては図２に基づきさらに詳しく説明する。前記軸受けプレート１６は底部を有しており、この底部は接続側２２を形成している。この接続側２２では、電気機械１０内に回転可能に支承された軸２４がエンドシールド１６から突出している。ハウジング１２及び／又はエンドシールド１８は内部に軸２４のための軸受箇所を有している。接続側２２では接続フランジに電気機械１０が収容される場合に、用途に関連した伝動装置段と軸２４との作用結合が形成可能である（ここには詳しく特定しない）。エンドシールド１６には、ブラシホルダを有する差込み部２２も収容されており、これにより、電源（ここには図示していない）への電気機械１０の簡単で利用者に便利な接続を行うことができる。ハウジング１２はＤＣユニットの永久磁石（見ることができない）を収容する。ＥＣユニットの場合にはハウジング１２はステータを収容する。

図２は、図１に示した側面図のエンドシールド１６の詳細を示している。軸２４を有するエンドシールド１６のこの区分には、エンドシールドフランジ１８とハウジング１２のハウジングフランジ１４とがフランジ１４，１８を横断する孔内で中空リベット２０により結合されおり、これにより、中空リベット２０が、軸２４の位置により規定される軸線に対してほぼ平行に配向されている。１実施例では、例えば中空リベット２０の内径が４．７ｍｍよりも大きくてよい。一般的には、使用されるねじの直径よりも大きいか、又は等しい中空リベット２０内径が選択され得る。例えばねじＭ４が使用された場合には、中空リベットの内径は≧４．０ｍｍである。このことは、電気機械１０の選択される用途に関係している。中空リベット２０は、ハウジングフランジ１４とエンドシールドフランジ１８とを結合するために有利には次のように構成されていてよい、すなわち、中空リベット２０の中央部分、すなわち、貫通孔又は孔の内部に位置する区分は実質的に圧縮されていないか、又は変形されておらず、貫通孔の形状付与に応じて特に中空円筒状又は多角状であるように構成されていてよい。このようなリベット締め結合部は、例えばここに明示的に指摘する既に出願されたドイツ連邦共和国特許第１０３４１７５２．４号明細書に開示されているように、リベット締め方法により形成するか、若しくは中空リベット工具により形成することができる。この明細書の開示内容は全て関連づけにより本明細書に取り込まれる。ハウジングフランジ１４及びエンドシールドフランジ１８は、ユニット作製時に中空リベット２０により結合される。この場合に中空リベット先行部の端部が拡開されるか、又はねじ曲げられ、孔縁部に被せられ、これにより、中空リベット２０のヘッドが形成される。この場合に接続部において収容をねじ込み結合により達成することができる。すなわち、ねじはねじ込み方向２８に中空リベット２０の残された開口を通過して、接続側の接続フランジ（ここには示していない）に引き渡される。この場合に接続フランジの収容エレメント、例えばここでは雌ねじ山を設けられたねじ孔が、ハウジングフランジ１４及びエンドシールドフランジ１８の貫通孔又は孔に対して同様に相関的に位置決めされている。すなわち中空リベット２０の開口は、用途に関連した接続部のための固定アイを形成している。このようにして、接続フランジへの電気機械１０の固定が簡単に、かつ構成スペースを節約して行われる。本発明により提案された電気機械の作製時には、ハウジング１２（極ポット）と軸受けプレート（１６，１８）とが中空リベット２０を介して堅固に結合される。顧客側で取り付けられる場合には、あらかじめ完成したユニットが固定エレメント、例えばねじを介して中空リベット２０を通過して固定される。中空リベット２０によりハウジングフランジ１４とエンドシールドフランジ１８との間に加えられる締付け力は、顧客の調整に応じて、例えばねじの形で形成された固定エレメントにより高められる。なぜならば、ねじは中空リベット２０よりも著しく高い固有剛性を有しているからである。ねじに作用する高い力により中空リベット２０は負荷を軽減される。この場合に中空リベット２０は、固定エレメント、例えばねじによって得られる締付け結合若しくはクランプ結合が著しく損なわれることなしに塑性的な領域まで変形されてよい。気密性及び必要な剛性が、固定エレメントによる用途に応じた最終組付けにより得られる。

図３は、本発明による電気機械１０を接続方向で見た図を示している。この実施例では、ほぼ正方形の横断面を備えたハウジングフランジ１４が、角隅部に位置する４つの固定アイ３０を有している。これらの固定アイ３０は、貫通孔又は孔内に位置する中空リベット２０により形成されている。この図面では、ハウジングフランジ１４は揃って後方に位置する、相関的なジオメトリ、特に相関的な穿孔部又は孔を有するエンドシールドフランジ１８を覆っている。これらの穿孔部又は孔は中空リベット２０により、ハウジングフランジ１４に結合されている。ハウジング１２の内部には２つの個別磁石３２が示されている。これらの個別磁石３２はハウジング１２に収容されており、ＤＣユニットの永久磁石を形成している。個別磁石３２で実施することに対して択一的に、永久磁石は円筒状の多極磁石の形で構成されていてもよい。一般的には、ハウジング１２とエンドシールド１６との固定は、複数の中空リベット２０により行うことができることを強調しておく。

図４には、エンドシールドフランジ１６，１８に構成された中空リベットの変化実施例を見ることができる。

図４からは、中空リベット２０がエンドシールドフランジ１８と一体的に鋳込まれていてよいことが判る。この中空リベット２０は、固定アイ３０の領域に最終組付けされる場合に、例えばねじの形で形成可能な固定エレメントにより貫通される。この固定エレメントにより顧客側で最終調整を行うことができる。電気機械１０は前組付けされた状態で中空リベット２０により、ハウジング１２（極ポット）のハウジングフランジ１４とエンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８との間に保持される。中空リベット２０がハウジング１２若しくはハウジングフランジ１４に係合する接触面が符号３５により示されており、中空リベットの軸線は、符号３３により示されている。ハウジング１２若しくはハウジングフランジ１４並びにエンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８の互いに向かい合った側の間には接触面３６が位置している。中空リベット２０内に固定エレメント、例えばねじが挿入され、このねじが締め付けられた場合には、エンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８の材料内に設けられたアンダカット３４により、互いに向かい合ったフランジ１４とフランジ１８との気密な接触が生じることが確保されている。

図５には、中空リベットの別の変化実施例を見ることができる。この変化実施例によれば、ハウジング１２（極ポット）のハウジングフランジ１４の領域は中空リベットの形状に引っぱられる。固定アイ３０の領域では、中空リベット２０はエンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８を貫通し、このエンドシールドフランジ１８と共に接触面３５を形成している。ハウジング１２（極ポット）若しくはハウジングフランジ１４とエンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８との間の接触面は符号３６により示されている。中空リベット２０の軸線は、図４と同様に符号３３により示されている。

図６には中空リベットの別の変化実施例が示されている。図６から判るように、中空リベット２０がブシュ状に構成可能であり、中空リベット２０の端面の領域は組み付けられた状態でハウジング１２（極ポット）のハウジングフランジ１４にもエンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８にも係合する。中空リベット２０のリベット締め時に生じる、ハウジングフランジ１４及びエンドシールドフランジ１８の互いに向かい合った接触面３６が符号３６により示されている。

図６．１若しくは図６．２には、図６による変化実施例の詳細を見ることができる。

図６．１によれば、ハウジング１２（極ポット）のハウジングフランジ１４は、ハウジングフランジ側の切欠き３７を有しており、この切欠き３７内には、中空リベット２０の突出部が接触面３５を形成するように係合しており、これにより、ハウジング１２（極ポット）のハウジングフランジ１４に関して平滑な外側が生じる。ハウジング１２（極ポット）のハウジングフランジ１４とエンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８との間の接触面が符号３６により示されている。

図６．２には、中空リベットの別の変化実施例を見ることができる。この変化実施例では、中空リベット２０の突出部はエンドシールドフランジ側の切欠き３８内に係合する。これにより、中空リベットの突出部はエンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８に関連して沈められ、これにより、エンドシールド１６のエンドシールドフランジ１８に関して平滑な外側が生じる。

図４〜図６．２までに示した中空リベット２０の変化実施例には、中空リベット２０がハウジング１２（極ポット）及びエンドシールド１６の前組付け後には、例えばねじの形で形成された固定エレメントにより貫通され、この固定エレメントがハウジング１２とエンドシールド１６との結合部の不可欠な剛性及び気密性を形成することが共通している。

本発明による電気機械の１実施例を示す側面図である。 図１に側面図で示したエンドシールドの詳細図である。 本発明による電気機械を接続方向に見た平面図である。 電気機械の中空リベット、フランジ及び極ポットの（軸線方向に見た）変化実施例の部分断面図である。 電気機械の中空リベット、フランジ及び極ポットの（軸線方向に見た）変化実施例の別の部分断面図である。 図６は、電気機械の中空リベット、フランジ及び極ポットの（軸線方向に見た）変化実施例の別の部分断面図であり、図６．１及び図６．２は図６による変化実施例の詳細図である。

符号の説明

１０ 電気機械、 １２ ハウジング（極ポット）、 １４ ハウジングフランジ、 １６ エンドシールド、 １８ エンドシールドフランジ、 ２０ 中空リベット、 ２２ 接続側、 ２４ 軸、 ２６ ブラシホルダを有する差込み部、 ３０ 固定アイ、 ３２ 個別磁石、 ３３ 中空リベット軸線、 ３４ アンダカット、 ３５ 中空リベットの接触面、 ３６ ハウジングフランジ、エンドシールドフランジの接触面、 ３７ ハウジングフランジ側の切欠き、 ３８ エンドシールドフランジ側の切欠き

Claims (11)

1. 電気機械（１０）であって、該電気機械（１０）が、軸（２４）と、ハウジングフランジ（１４）を備えたハウジング（１２）と、エンドシールドフランジ（１８）を備えたエンドシールド（１６）とを有しており、前記軸（２４）の端部がエンドシールド（１６）から突出している形式のものにおいて、
   ハウジングフランジ（１４）とエンドシールドフランジ（１８）とが、少なくとも１つの中空リベット（２０）により結合されており、該中空リベット（２０）内に挿入された固定エレメントにより、電気機械（１０）が、軸（２４）の突出した端部に接続される伝動装置段の接続フランジに固定可能になっており、前記少なくとも１つの中空リベット（２０）は、該中空リベット（２０）が中央の部分でほぼ圧縮なしであるように、ハウジングフランジ（１４）とエンドシールドフランジ（１８）との結合のために変形されていることを特徴とする、電気機械（１０）。
2. 少なくとも１つの中空リベット（２０）が、軸（２４）に対してほぼ平行に配向されている、請求項１記載の電気機械（１０）。
3. ハウジング（１２）及び／又はエンドシールド（１６）が、電気機械（１０）の少なくとも１つの支承箇所を有している、請求項１記載の電気機械（１０）。
4. ステータが、ハウジング（１２）に収容されている、請求項１記載の電気機械（１０）。
5. 少なくとも１つの永久磁石が、ハウジング（１２）に収容されている、請求項１記載の電気機械（１０）。
6. 少なくとも１つの永久磁石が、円筒状の多極磁石又は複数の個別磁石（３２）の形で形成されている、請求項５記載の電気機械（１０）。
7. 電気機械（１０）が、ギアレスに形成されている、請求項１記載の電気機械（１０）。
8. 電気機械（１０）が、ブラシを有するモータ又はブラシレスモータ又はジェネレータである、請求項１記載の電気機械（１０）。
9. エンドシールド（１６）が、ブラシホルダを備えた差込み部（２６）を有している、請求項１記載の電気機械（１０）。
10. ハウジングフランジ（１４）とエンドシールド（１８）とが、多数の中空リベット（２０）により同じように結合されている、請求項１記載の電気機械（１０）。
11. 電気機械（１０）と接続フランジとを結合するための方法であって、電気機械（１０）が、ハウジングフランジ（１４）を備えたハウジング（１２）と、エンドシールドフランジ（１８）を備えたエンドシールド（１６）と、該エンドシールド（１６）から突出した端部を備えた軸（２４）とを有しており、前記ハウジングフランジ（１４）とエンドシールドフランジ（１８）とが、少なくとも１つの中空リベット（２０）により結合されている形式の方法において、
    前記中空リベット（２０）内に挿入された固定エレメントにより、電気機械（１０）を、軸（２４）の突出した端部に接続される伝動装置段の接続フランジに接続することを特徴とする、電気機械（１０）と接続フランジとを結合するための方法。

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