WO2015000479A2 - Lageranordnung in einem elektromotor - Google Patents

Lageranordnung in einem elektromotor Download PDF

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WO2015000479A2
WO2015000479A2 PCT/DE2014/200279 DE2014200279W WO2015000479A2 WO 2015000479 A2 WO2015000479 A2 WO 2015000479A2 DE 2014200279 W DE2014200279 W DE 2014200279W WO 2015000479 A2 WO2015000479 A2 WO 2015000479A2
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Friedrich Schuler
Stefan Lintner
Jens Schäfer
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction

Definitions

  • the invention relates to a trained according to the preamble of claim 1, two rolling bearing comprehensive bearing assembly in mecanictn electric motor, wherein at least one Genzousetei! the electric motor is made of plastic ' ,
  • HmtercfruFSd of the invention A generic bearing arrangement, for example m DE 10 2011 OSO 265 A discloses. This is a bearing arrangement which is used in an electric motor of an electric camshaft adjuster. Oe electric motor has a housing which is composed of plastic and Metail warmth.
  • An electric motor which housing parts, nämlic bearing plates, made of plastic, is known for example from DE 10 2005 051 245 ⁇ 1.
  • a rolling bearing for supporting the shaft of the electric motor is held in a front and in a rear bearing plate.
  • the electric motor can be part of an electric manual power tool.
  • Another electric motor with at least one housing part made of plastic is known for example from EP ö 178 8S9 AI.
  • Egg bearing seat for the storage of a running wave is here to one.
  • the storage itself is designed as a plain bearing.
  • An electric motor that: the bearings are formed in part as a roller and partly as a sliding bearing, is, for example, from DE 195 24 953 AI known. Also this electric motor has a housing made of plastic.
  • the electric motor serves as an actuator of a Versteligetriebes, soft is designed as a three-shaft gear.
  • Another electric motor acting as a servomotor of a Moekenweiienverstellers Is known for example from US 8,220,426 B2.
  • the rotor of this electric motor is mounted by means of two rolling bearings, namely ball bearings
  • connections between the inner ring and the shaft can be designed in various ways, whereby there is not necessarily any contact between the inner ring of the bearing and the supported shaft.
  • Bearings with only partial contact: between bearing ring and shaft are known for example from US 4,792,244 ⁇ and from the DD 93 ⁇ S5 AI.
  • the object of the invention is to provide a bearing arrangement of an electric motor which is suitable, in particular, for an electrical selector actuator and which, compared to the cited prior art, has a particularly favorable relation between the production complexity and the reproducibility of operating parameters, in particular the stress on bearings. distinguished.
  • the bearing arrangement comprises two rolling bearings, for example ball bearings, and serves to support a shaft in an electric motor.
  • cieni electric motor is a Actuator of an electric Nookenwefienversteüers a Srennkraftmaschi- ne.
  • the electric motor is designed, for example, as a brushless, electronically conventional motor.
  • the housing of the electric motor, in which the two rolling bearings are accommodated, consists of a first, to-shaped housing part made of metal and a second, associated with this Ge äuseteil made of plastic.
  • the electric motor is preferably designed as an internal rotor.
  • the two housing parts made of metal or plastic are rotating components of the electric motor; in any case, one of the rolling bearings is designed as a fixed bearing and the other as a rolling bearing.
  • a force-transmitting ontaktfläclie formed inventions this Konfakiftäohe, compared to an impressed on a cylindrical shaft inner ring, reduced dimensions.
  • the force-transmitting contact surface is thus smaller than the inner surface area of the inner ring and smaller than the radially lying within this lateral surface FSambabschnitr the lateral surface of the shaft.
  • the reduction of the contact surface in comparison to conventional bearing arrangements can be achieved, on the one hand, by placing the well in a part of the region in which it is surrounded by the inner ring of the rolling bearing. having ed Durehrriesser and therefore in this portion does not contribute to force transmission between the corrugated and the inner ring: a redu ".
  • the partial area of the Welte which is not specifically used for contact purposes, is preferably designed as a groove, also referred to as a constriction, which is surmounted on both sides by the front of the Inrierihng.
  • the inner ring is therefore only in the vicinity of its end faces to the We he ressi in the middle region of the inner ring, in which roll the Wälzkorpar roll, on the other hand acts no direct radial force from the well to the inner ring.
  • roll the Wälzkorpar roll acts no direct radial force from the well to the inner ring.
  • the reduction of the contact surface between the axle and the inner ring of the wheelchair in comparison to conventional bearing arrangements is also achievable by projections on the shaft, in particular webs which provide contact surfaces.
  • the total contact surface formed between the inner ring and the shaft in an advantageous embodiment is not greater than 60%, in particular not greater than 50%, of the inner circumferential surface of the inner ring, that is to say that surface which is available as a conical surface for a continuous cylindrical period would.
  • the roller bearing acting as a fixed bearing can in principle be held either in the housing part of plastic housing or in the housing part made of metal.
  • the outer ring of the rolling bearing provided as a fixed bearing, for example, in a ⁇ ufnah eabschmtt de QenosuseteilS: pressed from metal.
  • the receiving section represents the radially inner boundary of a front-side wall of the housing metal and may be cylindrical, slightly conical or stepped.
  • the substantially sleeve-shaped receiving section of the housing part made of metal can be of polygonal design.
  • the outer ring deforms at the very least minimally when inserted into the housing. This can even a small clearance of the outer ring in GezzaMsetell. be provided. As soon as the outer ring is in the final position during assembly, it can be fixed by caulking. For this few embossing points are sufficient. On this catfish is ensured that even on the outer ring during assembly de bearing order no Rafteinwlrkungen occur that lead to a significant change of geometric parameters of the rolling bearing, to a change in the bearing clearance.
  • the output of the shaft is preferably arranged on the end face of the housing part from Met ll.
  • the located on this page, preferably acting as a fixed bearing bearings is not sealed.
  • the rolling bearing is preferably located on the side of this rolling bearing facing the interior of the housing, in contrast to the roller bearing received in the housing part in the case of the second rolling bearing used in the plastic housing part, in particular injected, is a roller bearing sealed on both sides.
  • the first rolling bearing is designed as an open bearing lubricated by a working medium, in particular oil
  • the second rolling bearing is designed as a sealed bearing fat-chamfered for service life.
  • the housing of the electric motor is overall preferably at the middle of the housing part! made of metal fasteners connected to a UmgebüngsbauteiS, in particular screwed.
  • the advantage of the invention is in particular that a shaft and two rolling bearings are stored in a compact, efficient and at the same time producible with tight VietnamesesstüSanzen arrangement without additional installation file, such as circlips, fixed in the housing of an electric motor.
  • Each of the rolling bearings has a bearing clearance, which does not change significantly during assembly of the bearing arrangement. At the same time all occurring moments and forces are reliably transferable by di bearing arrangement.
  • Fig. 1 a fciektrornqtor in a xplosiensanslohl ng. , a plan view of the drive side of the electric motor: after
  • Fig. 1, 3 shows the electric motor in a sectional view (section : A - A 's, FIG. 2)
  • FIG. 4 shows a detail "X" of FIG. 3), namely a first rolling bearing of the FIG
  • FIG. 5 shows a detail "Y" (see Fig. 3). Namely, a second Wälziageriing,
  • FIG. 1 to 5 is a whole with the reference numeral 1 • designated electric motor, namely 'Scales, commutating IVieior, shown is part of a soft Nockenweilenversteiiers an internal combustion engine not shown.
  • function of such a camshaft washer is exemplified in the above-mentioned documents DE 10 2004 082: 03? ⁇ 1 and US S, 22Q : 42S B.
  • the electric motor 1 has a housing 2 which is composed of two housing parts 3, 4, namely a first cup-shaped housing part 3 made of metal and a wide housing part 4 made of plastic.
  • > is: as will be explained in more detail below, the first rolling bearing 5 In: first housing part 3rd nd the second rolling bearing 6 in the second housing part 4 added.
  • Both rolling bearings 5, 8 are designed as Kugeliager.
  • FIG. 8 is a control shaft or control lever of a three-shaft transmission (not shown), for example, a well seat, a pulley pulley, an eccentric drive, or a planetary gear, which is suitable for adjusting the wheel speed.
  • a control shaft or control lever of a three-shaft transmission (not shown), for example, a well seat, a pulley pulley, an eccentric drive, or a planetary gear, which is suitable for adjusting the wheel speed.
  • eken wide relative to a crankshaft- a Ven rennungs-motörs serves. As long as the Pbasenrelation between camshaft and Kurbeiweile is not changed, rotate. the drive element 8 and the shaft 7 with Nockenwellendfeh- number.
  • the three-way transmission actuated by the electric motor 1 is a highly geared transmission, a rotation of the drive element 8 by a certain angle! relative to the cam groove thus leads to a change in the phase relation between crankshaft and camshaft by a much smaller angle to the interior of the housing 2 towards the electric motor 1 is sealed by a wel- lichtichthigh 10
  • the WelSendichtr ng 10 is here to save space on the interior de housing
  • in the interior of the housing 2 is a fixed to the time 7 connected rotor 11, which carries a number of permanent magnets 12.
  • the electric motor 1 is designed as a permanent magnet synchronous motor.
  • a circuit board 16 is used, which is closed with a lid 17.
  • On the board 18 are yagnetfeidsensoren 18 with which the Winkefsiellung the shaft?
  • the entire electric motor 1- is by means of a housing flange 20, which is located on the first CSephaseusetesl 3 n ümge ungsbauieä a not shown; ;
  • a housing flange 20 which is located on the first CSephasetesl 3 n ümge ungsbauieä a not shown; ;
  • the second Gerissauseteii 4 is not directly connected mechanically to an environmental component, within which the rolling bearing 5.8 comprehensive bearing assembly is the first Rolling 5 provided as a fixed bearing and the second roller bearing 8 as a Losiager.
  • first rolling bearing .8 With regard to the connection of the first rolling bearing .8 with the shaft 7 and the installation of this rolling bearing 5 in the first housing part 3, reference is also made to Figure 4 below,
  • the first rolling bearing 5 has, in a manner known per se, an inner ring 21 and an outer ring 22, between soft Wäizkorper 23, namely balls, roll.
  • the balls 23 are guided by a cage 24.
  • the inner ring 21 is held by an interference fit with reduced compared to conventional arrangements Konta surface 25 on the time 7.
  • the shaft 7 has a constriction 28, which is located centrally between the end faces of the inner ring 21.
  • the contact surface 25 is thus composed only of a first portion 27 and a second portion 28, wherein the two, respectively annular portions 27,28 of the contact surface 25 together occupy at most half of the width of the inner ring 21 and the central region of the inner ring 21st , in which there is a running surface 29 for the rolling elements 23, spared. In this way, a radial force between the shaft 7 and the inner ring 21 is transmitted only in axially spaced regions from the running surface 29, namely via the sections 27, 28 of the contact surface 25.
  • the outer ring 22 of the first rolling bearing 5 is held in a sleeve-shaped receiving section 30 which, as part of the first housing section 3, adjoins a substantially disk-shaped wall 31 of the first housing part 3 situated on the first end face S1.
  • the receiving section 30 Towards the interior of the housing 2, the receiving section 30 has a radially inwardly directed ashes :: 32, against which the outer ring 22 abuts and is thus truncated in the axial direction.
  • the receiving portion 30 continues in the form of a tapered Hylsenabsohnitts 33 m which the Wellendlchtring 10 is added.
  • the outer ring 22 is inserted in the Aymabmeabsehnitt 30 with only minimal pressure or even with some play
  • both a rotation of the outer 0 around 22 as well as its displacement in the axial direction to avoid the outside are; formed at the transition between, the wall 31 and for Aui Vietnameseaö- schniit 30 Verstemmhas 34, which; fix the outer ring 22 in the first housing part 3 "overall, by the type of connection this: inner rings 2.1 with the shaft 7 and the connection of the outer ring 22 to the first housing part 3 a deformation-related deformation of the first rolling bearing 5 is kept so low, that significant changes of Lagerparameiern, in particular the radial bearing clearance, even with industrial mass production are reliably excluded.
  • FIG. 5 shows in detail the arrangement of the second acting as a Losiager roller bearing 6 in the housing 2.
  • the second rolling bearing 6 has an inner ring 35, an outer ring 36, and balls as rolling elements 37.
  • the second rolling bearing 6 is sealed on both sides by a respective seal 38,39- Between the InRenring 35 and the shaft 7 is no Kraftsehiuss given, so that at this Stell an at least slight, in particular tem eratur Strukture, Axial Verschie tion between the shaft 7 and the second rolling bearing 8 is possible.
  • the outer ring 36 is cut into the second housing part 4 made of plastic. Thus: this bearing ring 36 is secured both against ⁇ xialverschlebung and against otafion in the second housing part 4.

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Abstract

Eine Lageranordnung in einem insbesondere als Stellmotor eines elektrischen Nockenwellenverstellers vorgesehen Elektromotor (1) umfasst - ein erstes, topfförmiges Gehäuseteil (3) aus Metall, - ein zweites, das erste Gehäuseteil (3) abschließendes Gehäuseteil (4) aus Kunststoff, - ein erstes Wälzlager (5), welches im ersten Gehäuseteil (3) gehalten ist, - ein zweites Wälzlager (6), welches in das zweite Gehäuseteil (4) eingesetzt ist, - eine mittels der Wälzlager (5, 6) gelagerte Welle (7), wobei eines der Wälzlager (5, 6) als Festlager ausgebildet und zwischen der Welle (7) und einem Innenring (21, 35) dieses Wälzlagers (5, 6) eine kraftübertragende Kontaktfläche (25), welche kleiner aus die innere Mantelfläche des Innenrings (21, 35) ist, gebildet Ist.

Description

Lagerartördnung in einem Elektromotor Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete, zwei Wälzlager urnfassende Lageranordnung in einetn Elektromotor, wobei mindestens ein Gehäusetei! des Elektromotors aus Kunststoff ' gefertigt ist,
HmtercfruFSd der Erfindung Eine gattungsgemäße Lageranordnung ist beispielsweise m der DE 10 2011 OSO 265 A offenbart. Hierbei handelt es sich um ein Lageranordnung, welche in einem Elektromotor eines elektrischen Nockenwellen- verstellers zum Einsatz kommt. Oe Elektromotor weist ein Gehäuse auf, welches aus Kunststoff- und Metailteilen zusammengesetzt ist.
Ein Elektromotor, welche Gehäuseteile, nämlic Lagerschilde, aus Kunststoff aufweist, ist beispielsweise aus der DE 10 2005 051 245 Λ1 bekannt. In einem vorderen und in einem hinteren Lagerschild ist hierbei jeweils ein Wälzlager zur Lagerung der Welle des Elektromotors gehalten. Der Elektromotor kann Be- standteil einer elektrischen Hand-Werkzeugmaschine sein.
Ein weiterer Elektromotor mit mindestens einem Gehäuseteil aus Kunststoff ist zum Beispiel aus der EP ö 178 8S9 AI bekannt. Ei Lagersitz für die Lagerung einer Lauf erwelle: ist hierbei an ein . Motorgehäuse mit augespritzt. Die Lagerung selbst ist als Gleitlager ausgeführt.
Ein Elektromotor,: dessen Lager teilweise als Wälz- und teilweise als Gleitlager ausgebildet sind, Ist zum Beispiel aus der DE 195 24 953 AI bekannt. Auch dieser Elektromotor weist ein Gehäuse aus Kunststoff auf.
Die Verwendung eines Elektromotors in einem NocKenwelfenversteller einer Brennkraftmasehine äst zum Beispiel aus der DE 10 2004 082 037 AI bekannt. Der Elektromotor dient ierbei als Stellantrieb eines Versteligetriebes, weiches als Dreiwellengetriebe ausgebildet ist.
Ein weiterer als Stellmotor eines Moekenweiienverstellers fungierender Elektromotor Ist beispielsweise aus der US 8,220,426 B2 bekannt. Der Rotor dieses Elektromotors ist mittels zweier Wälzlager, nämlich Kugellager, gelagert
Bei Wälzlagerungen können Verbindungen zwischen Innenring und Welle auf verschiedene Weise gestaltet sein, wobei nicht notwendigerweise ein voilflächi- ger Kontakt zwischen dem Innenring des Lagers und der gelagerten Welle ge- geben ist. Lagerungen mit nur partiellem Kontakt: zwischen Lagerring und Welle sind beispielsweise aus der US 4,792,244 Ä sowie aus der DD 93ÖS5 AI bekannt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu örunde, eine insbesondere für einen elektrischen öckenweilenversteller geeignete Lageranord nung eines Elektromotors anzugeben, weiche sieh gegenüber dem genannten Stand der Technik durch eine besonders günstige Relation zwischen dem Hersteilungsaufwand und der Reproduzierbarkeit von Betriebspa metern, insbesonder der Beanspruchung von Lagern, auszeichnet.
B sehrelisyng der Erfindöng Diese Aufgabe wird erfindungsgemaS gelöst durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , Die Lageranordnung umfasst zwei Wälzlager, beispielsweise Kugellager, und dient der Lagerung einer Welle In einem Elektromotor. Vorzugsweise handelt es sich bei cieni Elektromotor um einen Stellmotor eines elektrischen Nookenwefienversteüers einer Srennkraftmaschi- ne. Der Elektromotor Ist beispielsweise als bürstenloser, elektronisch kömmu- tierentier Motor ausgebildet. Das Gehäuse des Elektromotors, In welchem die beiden Wälzlager aufgenommen sind, setzt sich aus einem ersten, to f örmigen Gehäuseteil aus Metall und einem zweiten, mit diesem verbundenen Ge äuseteil aus Kunststoff zusammen. Der Elektromotor Ist vorzugsweise als Innenläufer ausgebildet. Alternativ kommt auch eine Gestaltung des Elektromotors ais Außenläufer in Betracht; n diesem Fall handelt es sich bei den beiden Geh oseteilen aus Metall beziehungsweise Kunststoff um rotierende Komponenten des Elektromotors, in jedem Fall ist eines der Wälzlager als Festlager und das andere Wäizlager als Loslager ausgebildet. Zwischen dem Innenring des als Festlager fungieren- den Wälzlagers und der Welle ist eine kraftübertragende ontaktfläclie gebildet, Erfindüngsgemäß bat diese Konfakiftäohe, verglichen mit einem auf einezylindrische Welle aufgepressten Innenring, reduzierte Abmessungen. Die kraftübertragende Kontaktflache ist also kleiner als die innere antelfläche des Innenrings sowie kleiner als der radial innerhalb dieser Mantelfläche liegende FSächenabschnitr der Mantelfläche der Welle.
Die Reduktion de Kontaktfläche im Vergleich zu herkömmlichen Lageranorcl- nungen ist zum einen dadurch erreichbar, däss die Well in einem Teil des Bereiches, in dem si vom Innenring des Wälzlagers umgeben äst. einen redu»: zierten Durehrriesser aufweist und somit in diesem Teilbereich nicht zur Kraftübertragung zwischen Well und innenring beiträgt. Der gezielt nicht al Kon- taktfiäehe genutzte Teilbereich der Welte Is hierbei vorzugsweis als Nut, auch al Einschnürung bezeichnet, gestaltet, weiche beidseitig vorn Inrierihng überragt wird. Der Innenring ist somit nur in de Nähe seiner Stirnflächen auf die We ie aufge ressi im mittleren Bereich des Innenrings, in welchem die Wälz- korpar abrollen, wirkt dagegen keine direkt radiale Kraft von der Well auf den Innenring. Di Äufweitung des In enriRg durch Aufpressen auf die Weile ist damit im Vergleich u Lösungen nach dem Stand der Technik minimiert. Hier« durch sind auch jegliche Veränderungen an der Lagergeome rie, insbesondere am Lagerspiel .minimiert
Die Verringerung der KontaMfläche zwischen Weile und innenring des WäSzia- gers im Vergleich zu herkömmlichen Lageranordnungen ist zum anderen auch durch Erhebungen auf der Weile, insbesondere Stege, welche ontaktflächen bereitsteilen, realisierbar. In jedem Fall ist die gesamie zwischen Innenring und Welle gebildete Kontaktfläche in vorteilhafter Ausgestaltung nicht gröler als 60 %, insbesondere nicht größer als 50 %, der inneren Mantelfläche des Jnnen- rings, das heißt derjenigen Fläche, welche bei durchgehend zylindrischer Weile als Koniaktfläche zur Verfügung stünde.
Das als Festlager wirkende Wälzlager kann prinzipiell entweder im Gehau seteil aus Kunststoff oder im Gehäuseteil aus Metall gehalten sein. Im letztgenannten Fall ist der Außenring des als Festlager vorgesehenen Wälzlagers beispielsweise in einen Äufnah eabschmtt de QehäuseteilS: aus Metall eingepresst. Der Aufnahmeabschnitt stellt dabei die radial innere Begrenzung einer stirnsei- tigen Wandung des GehäuseteiSs aus Metall dar und kann zylindrisch, leicht konisch oder gestuft geformt sein, Alternativ kann der im Wesentlichen hülsen- formige Aufnahmeabschnitt des Gehäuseteiis aus- Metall polygooTörmig gestal- tef sein.
In allen Fällen ist durch die Geometrie des Außenrings sowie des Aufnahmeabschnitts In bevorzugter Gestaltung sichergestellt» dass sich der Außenring beim Einsetzen in das Gehäuse höchstens minimal verformt. Hierbei kann sogar ein geringes Spiel des Außenrings im GehäMsetell. vorgesehen sein. Sobald sich der Außenring bei der Montage in der endgültigen Position befindet, kann diese durch Verstemmung fixiert Werden. Hierfür sind wenige Prägepunkte ausreichend. Auf diese Welse ist sichergestellt, dass auch am Außenring bei der Montage de Lagersnordnung keine rafteinwlrkungen auftreten, die zu eine signifikanten Änderung von geometrischen Parametern der Wälzlagerung, etw zu einer Änderung des Lagerspiels, fuhren. Der Abtrieb der Welle ist vorzugsweise an der Stirnseite des Gehäuseteils aus Met ll angeordnet. Das an dieser Seite befindliche, vorzugsweise als Festlager fungierende Wälzlager ist nicht abgedichtet. Bevorzugt befindet sieh eine Wel- ieridichtung auf der dem innenraum des Gehäuses zugewandten Seite dieses Wälzlagers, im Unterschied zu dem im Gehäuseteil aus Metali aufgenommenen Wälzlager handelt es sich beim zweiten, im Gehäuseteil aus Kunststoff eingesetzten, insbesondere eingespritzten, Wälzlager um ein beidseitig abgedichtetes Wälzlager. Damit Ist das erste Wälzlager als offenes, von einem Betriebsmedium, insbesondere Öl, geschmiertes Lager und das zweite Wälzlager als abgedichtetes, auf Lebensdauer fettgeschraiertes Lager ausgebildet.
Das Gehäuse des Elektromotors ist insgesamt vorzugsweise mitteis am Ge- häusetei! aus Metall angebrachter Befestigungselemente mit einem Umge- büngsbauteiS verbunden, insbesondere verschraubt.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass eine Welle sowie zwei die Weile lagernde Wälzlager in einer kompakten, rationell und zugleich mit engen FertigungstüSeranzen herstellbaren Anordnung ohne zusätzliche Einbau- feile, etwa Sicherungsringe, im Gehäuse eines Elektromotors fixiert sind. Jedes der Wälzlager weist eine Lagerluft auf, welche sich bei der Montage der Lager- anordnung nicht signifikant verändert. Gleichzeitig sind durch di Lageranordnung alle auftretenden Momente und Kräfte zuverlässig übertragbar.
Figure imgf000007_0001
Nachfolgend wird ein Äusführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung naher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 einen fciektrornqtor in einer xplosiensanslohl ng. . eine Draufsicht auf die Antriebsseite des Elektromotors: nach
Fig. 1 , Fig. 3 den Elektromotor in einer Sehnittdarsieiiung (Schnitt ::A~A' s. Fig. 2),
Flg. 4 ein Detail„X" fs. Fig. 3), nämlich .eine erste- Wäl2lageruh.g, des
Elektromotors:,
Fig.. 5 ein Detail„Y" (s. Fig. 3) .nämlich eine zweite Wälziageriing,
des Elektromotors.
Ausführliche Beschreibung der eichnung
In. den Figuren 1 bis 5 ist ein insgesamt mit den Bezugszeichen 1 •gekennzeichneter Elektromotor, nämlich' elektronisc kommutierende IVieior, gezeigt, weicher Teil eines nicht weiter dargestellten Nockenweilenversteiiers eines Verbrennungsmotors ist. Hinsichtlich der prinzipiellen: Funktion eines solchen No- ekenwellenyersteliers wird beispielhaft auf die eingangs genannten Dokumente DE 10 2004 082: 03? Ä1 sowie US S,22Q:42S B verwiesen.
Der Elektromotor 1 weist ei Gehäuse 2 auf, weiches aus zwei Gehäuseteilen 3, 4, nämlich einem ersten, topfförmigen, aus Metali gefertigten Gehäuseteii 3 und einem weiten Gehäuseteil 4 aus Kunststoff zusammengesetzt ist. In dem Gehäuse 2 Ist mittels eines ersten Wälzlagers- 5 und eines zweiten Wälzlagers 8 eine Weile 7 gelagert. Hierbei ist>: wie nachstehend noch näher erläutert wird, das erste Wälzlager 5 Im: ersten Gehäuseteil 3. nd das zweite Wälzlager 6 im zweiten Gehäuseteil 4 aufgenommen. Beide Wälzlager 5, 8 sind als Kugeliager ausgebildet.
Die Weite. 7 ragt an einer ersten Stirnseite Si aus dem: Gehäuse 2 - genauer: aus dem ersten, metallischen Gehäuseteil 3 ~ heraus und Ist dort drehfest mit einem Änthefoselement 8 verbunden. Durch das Antriebseiemen! 8 ist eine Stellweile oder Steuerschelbe eines nicht dargestellten Dreiwellengetriebes, beispielsweis Wellgetnehes, TauiTielscheibengetrlebes, Exzentergetriebes oder Pianetengetriebe verstellbar, welches der Rl asenversfetiyng einer Ho- eken weite relativ zu einer Kurbelwelle- eines Ven rennungs-motörs dient. Solange die Pbasenrelation zwischen Nockenwelle und Kurbeiweile nicht verändert wird, rotieren . das Antriebselement 8 und die Welle 7 mit Nockenwellendfeh- zahl. Bei dem durch den Elektromotor 1 betätigten Dreiweilengetriebe handelt es sich um ein hoch übersetztes Getriebe, Eine Verdrehung des Antriebseie- mentes 8 um einen bestimmten Winke! relativ zur Nockenweile führt somit zu einer Veränderung der Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle um einen vielfach geringeren Winkel Zum Innenraum des Gehäuses 2 hin ist der Elektromotor 1 durch einen Wel- lendichtrihg 10 abgedichtet Der WelSendichtr ng 10 befindet sich hierbei platzsparend auf der dem Innenraum de Gehäuses 2 zugewandten Seite des ersten Wälzlager 5. Weiter befindet sich im Innenraum des Gehäuses 2 ein fest mit der Weile 7 verbundener Rotor 11 , welcher eine Anzahl Permanentmagnete 12 trägt. Der Elektromotor 1 ist als permanentmagneterregter Synchronmotor ausgebildet. it den Permanentmagnete 12 zusammenwirkende Sta.rtorwte.k- lungen 13 sind fes mit dem Gehäuseteii 4 aus Kunststoff verbunden. Ebenso sind zugehörige Statorbleche 14 in dem zweiten Gehäuseteii 4 aufgenommen, insbesondere in dieses eingespritzt Für die erforderlichen elektrischen ontak- tierungen weist das zweite Gehäuseteii 4 Stecker 15 auf:
Zur dem metallischen Gehäuseteii 3 abgewandte zweiten Stirnseite S des Elektromotors T hin ist In das zweite Gehäuseteii 4 eine Platine 16 eingesetzt, weiche mit einem Deckel 17 verschlossen ist. Auf der Platine 18 befinden sich yagnetfeidsensoren 18, mit denen die Winkefsiellung der Welle ? dstekiiert wird, sowie ein Temperatursensor 19. Der gesamte Elektromotor 1- ist mit Hilfe eines Gehäuseflansches 20, welcher sich am ersten CSehäusetesl 3 befindet n einem nicht dargestellten ümge ungsbauieä;; beispielsweise an einem Zylinderkopf, befestigt, wobei eine das erste Gehäuseteil 3 umgebende Dichtung 9 am Geliäuseflansch 20 sowie am Zylinderkopf anliegt. Das zweite Gehäuseteii 4 ist dagegen nicht direkt mechanisch mit einem Umgebungsbauteil verbunden, innerhalb der die Wälzlager 5,8 umfassenden Lageranordnung ist das erste Wälzlager 5 als Festlager und das zweite Wälzlager 8 als Losiager vorgesehen. Hinsichtlich der Verbindung des ersten Wälzlagers .8 mit der Welle 7 sowie des Einbaus dieses Wälzlagers 5 in das erste Gehäuseteil 3 wird im Folgenden auch auf die Figur 4 Bezug genommen,
Das erste Wälzlager 5 weist in an sich bekannter Weise einen Innenring 21 und einen Außenring 22 auf, zwischen weichen Wäizkorper 23, nämlich Kugeln, abrollen. Die Kugeln 23 werden durch einen Käfig 24 geführt. Der Innenring 21 ist durch eine Presspassung mit im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen reduzierter Konta fläche 25 auf der Weile 7 gehalten. Zur Reduzierung der Kontaktfiäche 25 weist die Welle 7 eine Einschnürung ;28 auf, welche sich mittig zwischen den Stirnseiten des Innenrings 21 befindet. Die Kontaktfläche 25 setzt sich somit lediglich aus einem ersten Abschnitt 27 und einem zweiten Abschnitt 28 zusammen, wobei die beiden, jeweils ringförmigen Abschnitte 27,28 der Kontaktfläche 25 zusammen höchstens die Hälfte der Breit des innen rings 21 einnehmen und den mittleren Bereich des Innenrings 21 , in welchem sich eine Lauffläche 29 für die Wälzkörper 23 befindet, aussparen. Au diese Weise wird lediglic in axial von der Lauffläch 29 beabstandeten Bereichen, nämlich über die Abschnitte 27,28 der Kontaktfläche 25, eine Radialkraft zwischen der Welle 7 und dem Innenring 21 übertragen.
De Außenring 22 des ersten Wälzlagers 5 ist In einem hülsenformigen Auf- nahraeabschnift 30 gehalten, welcher als Teil des ersten Gehäuseieiis 3 an eine auf der ersten Stirnseite S1 gelegene, im Wesentlichen scheibenförmige Wandung 31 des ersten Gehäuseteils 3 anschließt. Zum Innenraum des Gehäuses 2 hin weist der Aufnahmeabschnitf 30 einen radial nach innen gerichteten Äbsäiz::32 auf, an welchem der Außenring 22 anliegt und damit in Axiairich- tung abgestutzt ist. Im Änsehiuss an den Absatz 32 setzt sich der Aufnahme- abschnitt 30 in Form eines verjüngten Hylsenabsohnitts 33 fort m welchem der Wellendlchtring 10 aufgenommen Ist.
Der Außenring 22 ist mit nur minimaler Pressung oder sogar mit etwas Spiel in den Aymabmeabsehnitt 30 eingesetzt Um sowohl eine Rotation des Außen- 0 rings 22 als auch dessen Verlagerung in axialer Richtung nach außen zu vermeiden, sind; am Übergang zwischen, der Wandung 31 und denn Auinahmeaö- schniit 30 Verstemmpunkte 34 gebildet, welche; den ÄuSenring 22 im ersten: Gehäuseteil 3 fixieren,, insgesamt ist durch die Art der Verbindung dies: Innen- rings 2.1 mit der Weile 7 sowi der Verbindung des Außenrings 22 mit dem ersten Gehäuseteil 3 eine einbaubedingte Verformung des ersten Wälzlagers 5 derart gering gehalten, dass signifikante Veränderungen von Lagerparameiern, insbesondere des radialen Lagerspiels, auch bei industrieller Massenfertigung zuverlässig ausgeschlossen sind.
Die Figur 5 zeigt im Detail die Anordnung des zweiten, als Losiager fungierenden Wälzlagers 6 im Gehäuse 2. Ähnlich wie das erste Wäiziager 5 weist auch das zweite Wälzlager 6 einen innenring 35, einen Außenring 36, sowie Kugeln als Wälzkörper 37 auf. Im Unterschied zum ersten Wälzlager 5 ist das zweit Wälzlager 6 beidseitig durch jeweils eine Dichtung 38,39 abgedichtet- Zwischen dem InRenring 35 und der Welle 7 ist kein Kraftsehiuss gegeben, sodass an dieser Stell eine zumindest geringfügige, insbesondere tem eraturbedingte, Axial Verschie ung zwischen der Welle 7 und dem zweitem Wälzlager 8 möglich ist. Der Außenring 36 is in das zweite Gehäuseteii 4 aus Kunststoff eingesp- ritzt. Damit: ist dieser Lagerring 36 sowohl gegen Äxialverschlebung als auch gegen otafion im zweiten Gehäuseteil 4 gesichert.
Bezn g sza S e n I i st©
1 Elektromotor
2 Gehäuse
Metallisches Gehäuseteii
4 Gehäuseteil aus Kunststoff
5 erstes Wälzlager
6. zweites Wäizlager
7 Welle
8 Äntriebselement
9 Dichtung
10 Wellend ichihrig
11 Rotor
12 Permanentmagnet
13 Statorwjckiung
14 Statorblech
15 Stecker
18 Platine
17 Deckel
18 sy gnetfeldsensor
1 Temperatursensor
20 Gehäüsef ansch
21 Irmerning
22 Außenring:
23 Wälzkörper
24 Käfig
25 Kontaktfläche
28 Einschnürung
2? erster Abschnitt
28 zweiter Abschnitt
29 Lauffläche
30 Auf na h mea sc n Itt
31 Wandung Absatz
33 Hüisenabschnitt
34 Verstemmpunkt 5 innenring 38 Außenring
37 äfekörper
38 Dichtung
39 Dichtung
81 erste Stirnseite
Ä zweite Stirnseite

Claims

Patents ns prü c h &
Lageranordnung in einem insbesondere als Stellmotor eines elektrischen ockenwellenversteilers vorgesehen Elektromotor (1), umfassend
- ein erstes, topfförmiges Gehäüseteil (3) aus Metall,
- ein zweites, das erste Gehäuseteil (3) abschließendes Gehäuseteil (4) ans Kunststoff:
- e n: erstes Wälzlager (δ>, welches m ersten Gehäuseteil {3} gehalten ist, ~ ein zweites Wälzlager (8), welches in das zweite Gehäuseteil (4) eingesetzt äst :
~ eine mittels der Wälzlager (5,8) gelagerte Weile (7),
- wobei eines der Wälzlager (5) als Fesilager ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet dass zwischen der Welle (7) und einem innenring (21) dieses Wälzlagers (5) eine kraftübertragend Köntaktfläehe (25), welche kleiner als die innere Mantelfläche des Innenrings (21) ist, gebildet is und dieses Wälzlager (5) als offenes, von ' einem Betriebsmedium ge- sehmiertes Lager ausgebildet Ist, während das zweite Wälzlager (6) als abgedichtetes, auf Lebensdauer fettgeschmiertes Lager ausgebildet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an die Kanfaktf lache (25) eine Einschnürung (2:8) der Weile (7) anschließt.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurc gekennzeichnet dass die Einschnürung (28) axial zwischen einem ersten Abschnitt (27) und einem zweiten Abschnitt (28) der Köntaktfläehe (25) angeordnet ist.
Lageranordnung nac Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Köntaktfläehe (25) durch mindestens einen auf der Weil (7) befind liehen, den Innen ring: (21 ,35) kontak ieFendeo, einstöckig mit der Well (7) ausgebildeten Steg gebildet ist..
5. Lagafanordnung nach einem der Ansprüch 1 bis' 4, dadurch gekenn- zeichnet , dass das erste Wälzlager (5) als Fesilager ausgebildet ist
6. Lageranordnung nach'. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das S erste Wälzlager (5) einen Außenring (22) aufweist, weicher in einen eine sfirnseitige Wandung (31) des ersten Gehäuseteils (3) nach innen begrenzende Äufnahmeabschniti (30) dieses Gehä seteiis (3) eingesetzt ist.
7. Lageranordnung nach Anspruch 8. dadurc gekennzeichnet, dass der0 Äufnahmeabschnitt (30) konisch oder polygonförmig geformt oder gestuft ist.
8. Lageranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (22) mit dem Aüfiiahmeabsohnitt (30) des ersten Gehäuse-5 teils (3) verstemmt ist.
9. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass das zweite VVSiziager (6) als Festlager ausgebildet ist. 0 10. Lageranordnung nac einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der dem innenfaum des Gehäuses des Elektromotors zugewandten Seite des offenen Wälzlagers (5) eine Wellehdichtung befändet.
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