WO2017008795A1 - Elektromotor - Google Patents

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WO2017008795A1
WO2017008795A1 PCT/DE2016/200293 DE2016200293W WO2017008795A1 WO 2017008795 A1 WO2017008795 A1 WO 2017008795A1 DE 2016200293 W DE2016200293 W DE 2016200293W WO 2017008795 A1 WO2017008795 A1 WO 2017008795A1
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WO
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electric motor
housing
groove ball
spring
deep groove
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PCT/DE2016/200293
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Inventor
Ludwig Hager
Jürgen Riess
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Bühler Motor GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1737—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
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    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/067—Fixing them in a housing
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    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—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
    • 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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    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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    • F16C35/042—Housings for rolling element bearings for rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/32—Belleville-type springs
    • F16F1/324—Belleville-type springs characterised by having tongues or arms directed in a generally radial direction, i.e. diaphragm-type springs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/06—Cast metal casings

Definitions

  • the invention relates to an electric motor having a housing and a rotor which is mounted in the housing via a fixed / movable bearing, wherein a deep groove ball bearing with an inner ring and an outer ring is provided as a fixed bearing and the outer ring of the fixed bearing by means of a spring steel disc in the housing elastically clamped is.
  • the shape of the spring steel disc according to the invention is known per se,
  • the object of the invention is to define a deep groove ball bearings with simple means, with as few process steps and few components safely and permanently in a deep-drawn steel housing and yet to provide an elastic receptacle of the deep groove ball bearing. This object is achieved by the features of claim 1.
  • the housing is a deep-drawn steel housing (10) or a deep-drawn steel housing pot
  • the spring steel disc (5) has the shape of a clamping disc, which radially outwardly directed, with the
  • both function carriers can be optimized for the respective task. Since the spring arms (2) and the clamping tongues (4) are integral, is minimizes the parts and assembly costs. Since both the clamping tongues (4) and the spring arms (2) are directed outward, their resilient and elastic effect is added. Due to the self-clamping effect, the assembly is very easy to carry out.
  • the inner closed ring (3) of the spring steel disc (5) allows, depending on the design of the steel housing (10), long clamping tongues (4) and arranged in the same direction of extension spring arms (2), which on the outer ring (9) of the deep groove ball bearing ( 8). Longer clamping tongues (4) allow larger compensation tolerances.
  • the closed ring (3) has a distance to the inner ring (34) of the radial ball bearing (8) and must not touch the shaft (25), because the spring steel disc (5) otherwise on the shaft (25) or the inner ring (34) would grind.
  • the axial clearance is required as a spring travel.
  • the spring arms (2) can be made longer. As a result, vibrations and other, axially acting on the rotor (18) forces are softened softer.
  • clamping tongues (4) clamp in the mounted state on the inner wall of the steel housing (10) and alternate in the circumferential direction with the spring arms (2), which the outer ring (9) of the
  • the spring arms (2) can act on the outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) either axially or with a radial and an axial component. In the latter case, the spring arm length is maximized and the point of application is more even and better defined. In purely axial loading, the radial position of the
  • the spring arms (2) can be cranked, bent once or twice or bent. With double bending the buckling directions are opposite to each other. Over the circumference, the geometries of the spring arms (2) can also be chosen differently.
  • the outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) is mounted axially movable in the steel housing (10) and is held only by the spring steel disc (5).
  • the radial extent of the clamping tongues (4) is greater than after assembly. Then the clamping tongues (4) are slightly angled relative to a normal plane to the motor axis. This angle ⁇ is greater than 0 ° and up to 15 °. This causes a force on the spring steel disc (5) against the
  • the spring steel disc (5) is designed so that its spring arms (2) are always under prestress under shock and vibration load in the axial direction.
  • angle ⁇ is smaller than the arctangent of a
  • the inner diameter of the steel housing must be slightly smaller than the outer diameter of the flattened spring steel disc (5). It is further claimed that the steel housing (10) several stages
  • This diameter range (1 1) is dimensioned so that it is sufficient for receiving the spring steel disc (5).
  • the steel housing (10) has a second diameter region (12) which is bounded radially by a second cylinder jacket (22) and whose inner diameter is smaller than the inner diameter of the first
  • Diameter range (12) differs from the diameter of the first
  • Diameter range (1 1) so that the spring arms (2) radially extend well into the region of the second diameter portion (12), so that the outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) by the spring arms (2) are held in the axial direction can.
  • the steel housing (10) has a third
  • Diameter region (13) whose inner diameter is smaller than the inner diameter of the second cylinder jacket (22). This diameter range (13) is designed so that a cap (1 6) is securely mounted.
  • a cap (16) may be required if a housing opening (7) is required to allow access for an assembly tool for pressing the inner ring (34) onto a motor shaft.
  • the outer ring (9) of the deep groove ball bearing (8) has a larger axial dimension than the width of the second diameter portion (12).
  • the spring steel disc (5) has more than three clamping tongues (4) and more than three spring arms (2). It has proved to be suitable, the Spring steel washer (5) with five clamping tongues (4) and five spring arms (2).
  • clamping tongues (4) and disassembly of the spring steel disc (5) counteract by axial force is provided that the clamping tongues (4) have outwardly directed stiffening ribs, which in the form of at least one along the clamping tongue (4) extending bead or angled edge regions the clamping tongues (4) are formed.
  • the spring steel disc (5) is hardened and the hardness of the spring steel disc (5) is greater than the hardness of the deep-drawn steel housing (10). Due to the different degrees of hardness of the joining partners, the
  • Spring steel disc (5) dig in a force against the joining direction in the deep-drawn steel housing (10) and find a secure fit.
  • the secure hold is further improved when the steel housing (10) is galvanized.
  • the zinc layer is very thin after the deep-drawing process, but can still provide some resilience to the edges of the spring steel disc (5) and thus improve the clamping effect.
  • the invention also includes such housing, which has more than said number of diameter portions (1 1, 12, 13).
  • first diameter range would mean the diameter range in which the
  • 1 is a sectional view of a deep-drawn steel housing pot
  • 2 shows a first embodiment of a mounted spring steel disk
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a mounted spring steel disc
  • Fig. 6 shows a variant of the fourth embodiment of the spring washer
  • Fig. 7 is an assembly drawing of an electric motor.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a deep-drawn steel housing 10, with a first diameter portion 1 1 for receiving a spring steel disc 5, a second diameter portion 12 for receiving a deep groove ball bearing 8 and a third diameter portion 13 to form a stop 6 for the
  • a housing opening 7 is for a counterholder a
  • the first diameter region 1 1 is bounded radially inwardly by a first cylinder jacket 21, the second diameter region 12 by a second cylinder jacket 22 and the third diameter region 13 by a third cylinder jacket 23.
  • Fig. 2 shows a sectional view of a first embodiment of a in the
  • Steel housing 10 incorporated deep groove ball bearing 8 and a spring steel disc 5. As can be clearly seen, the deep groove ball bearing 8 protrudes from the second
  • the spring steel disc 5 is located with their spring arms 2 on the outer ring 9 of the deep groove ball bearing 8 axially.
  • the spring steel disc 5 is in the first diameter range 1 1 and the deep groove ball bearing 8 is in the second
  • Diameter range 12 recorded.
  • the spring steel disk 5 is clamped to the first cylinder jacket 21 by clamping tongues 4 extending radially outwards from the closed ring 3.
  • the closed ring 3 is located radially in the region of the inner ring 34.
  • Fig. 3 shows a sectional spatial view of a second embodiment of the mounted in a steel housing 10 'spring steel plate 5'.
  • Diameter range 1 1 ' has a smaller diameter than the first diameter portion 1 1 of the first embodiment. Accordingly, the radially extending from the closed ring 3 'outwardly extending clamping tongues 4' are shorter. With the same geometry of the deep groove ball bearing 8 'are the
  • Fig. 4 shows a sectional spatial view of a third embodiment of the in a steel housing 10 "mounted spring steel plate 5".
  • Diameter range 1 1 has a larger diameter than the first diameter portion 1 1 of the first embodiment, correspondingly, the radially extending from the closed ring 3" outwardly extending clamping tongues 4 "longer formed.
  • Diameter range 1 1 has a larger diameter than the first diameter portion 1 1 of the first embodiment, correspondingly, the radially extending from the closed ring 3" outwardly extending clamping tongues 4 "longer formed.
  • Spring arms 2 “formed as in the first embodiment, the longer clamping tongues 4" cause less rigidity. This facilitates assembly, but in turn reduces the strength of the mechanical connection between the spring steel disc 5 "and the steel housing 10". Further, an outer ring 9 "and an inner ring 34" of the deep groove ball bearing 8 "are shown.
  • Fig. 5 shows a fourth embodiment of a spring washer 5 '", with a
  • clamping tongues 4 ' To effect a stiffening of the clamping tongues 4'" they are provided with beads 36, which are oriented substantially radially.
  • Fig. 6 shows a variant of the fourth embodiment of the spring washer 5 "", with the closed ring 3 "", spring arms 2 "", clamping tongues 4 "" and beads 36 '.
  • the beads 36 ' extend here into the closed ring 3 "" in order to reinforce a kink 37.
  • Fig. 7 shows an assembly drawing of an electric motor 1, acting as a fixed bearing deep groove ball bearing 8 which is fixed to the spring steel disc 5 and acting as a floating bearing 15 second deep groove ball bearings. Further, a cap 1 6 is shown, which is fixed in the recess 14.
  • the electric motor 1 shown in the application example is an electronically commutated DC motor which has a rotor 18 equipped with permanent magnets 27, a stator 19 wound with a winding 24, and a housing consisting of a bearing plate 20 and the steel housing 10.
  • the rotor 18 consists of a smooth shaft 25, a rotor core 26, the permanent magnet 27 and a Geberpolrad 28, which is held on a carrier 33 which is axially pressed into recesses 35 of the rotor core 26.
  • a plug 32, clamping tongues 4, a circuit board 31 consisting of an overmolded conductive plate, a sensor 17, are provided

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Gehäuse und einem Rotor, der in dem Gehäuse über eine Fest-/Loslagerung gelagert ist, wobei als Festlager ein Rillenkugellager mit einem Innenring und einem Außenring vorgesehen ist und der Außenring des Festlagers mittels einer Federstahlscheibe im Gehäuse elastisch eingespannt ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rillenkugellager mit einfachen Mitteln, mit möglichst wenigen Verfahrensschritten und wenigen Bauteilen sicher und dauerhaft in einem tiefgezogenen Stahlgehäuse festzulegen und dennoch eine elastische Aufnahme des Rillenkugellagers zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Description

Titel: Elektromotor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Gehäuse und einem Rotor, der in dem Gehäuse über eine Fest-/Loslagerung gelagert ist, wobei als Festlager ein Rillenkugellager mit einem Innenring und einem Außenring vorgesehen ist und der Außenring des Festlagers mittels einer Federstahlscheibe im Gehäuse elastisch eingespannt ist.
Die Form der erfindungsgemäßen Federstahlscheibe ist an sich bekannt,
insbesondere bei Kalottenlagern werden derartige Bauelemente regelmäßig eingesetzt. Ein wesentlicher Unterschied zur Gattung der Erfindung besteht darin, dass bei Kalottenlagern die Welle axial kein Moment auf das Lager ausübt. Hingegen kann bei einem fest mit der Welle verpressten Innenring eines Rillenkugellagers eine große axiale Last auf das Lager übertragen werden, insbesondere bei Vibrationsund Stoßbelastung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rillenkugellager mit einfachen Mitteln, mit möglichst wenigen Verfahrensschritten und wenigen Bauteilen sicher und dauerhaft in einem tiefgezogenen Stahlgehäuse festzulegen und dennoch eine elastische Aufnahme des Rillenkugellagers zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse ein tiefgezogenes Stahlgehäuse (10) oder ein tiefgezogener Stahlgehäusetopf ist, die Federstahlscheibe (5) die Form einer Klemmscheibe aufweist, welche radial nach außen gerichtete, mit dem
Rillenkugellager (8) in Kontakt stehende Federarme (2) und radial nach außen gerichtete Klemmzungen (4) aufweist, mit deren Hilfe die Federstahlscheibe (5) selbstklemmend im Gehäuse gehalten ist. Durch die Trennung der Funktionen Halten und Anfedern können beide Funktionsträger für die jeweilige Aufgabe optimiert werden. Da die Federarme (2) und die Klemmzungen (4) einstückig sind, ist der Teile- und Montageaufwand minimiert. Da sowohl die Klemmzungen (4) als auch die Federarme (2) nach außen gerichtet sind, addiert sich deren federnde und elastische Wirkung. Durch die selbstklemmende Wirkung ist die Montage sehr einfach durchführbar.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Es ist zweckmäßig, dass die Klemmzungen (4) und die Federarme (2) mit einem
geschlossenen Ring (3) einstückig sind. Dadurch sind ein stabiler und einfacher Aufbau und eine einfache Herstellbarkeit in der Federstahlscheibe (5) in einem einzigen Stanzbiegeprozess gegeben.
Der innen liegende geschlossene Ring (3) der Federstahlscheibe (5) erlaubt, je nach Gestaltung des Stahlgehäuses (10), lange Klemmzungen (4) und in der gleichen Erstreckungsrichtung angeordnete Federarme (2), welche sich am Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) abstützen. Längere Klemmzungen (4) erlauben größere ausgleichbare Toleranzen. Der geschlossene Ring (3) weist einen Abstand zum Innenring (34) des Radialkugellagers (8) auf und darf auch die Welle (25) nicht berühren, weil die Federstahlscheibe (5) sonst an der Welle (25) oder dem Innenring (34) schleifen würde. Zudem wird der axiale Freiraum als Federweg benötigt. Bei sich im Bereich des Innenrings (34) befindlichem geschlossenen Ring (3) sind noch längere Klemmzungen (4) einsetzbar. Ebenso können die Federarme (2) länger ausgebildet sein. Hierdurch können Vibrationen und sonstige, axial auf den Rotor (18) wirkende Kräfte weicher abgedämpft werden.
Es ist vorgesehen, dass die Klemmzungen (4) sich im montierten Zustand an der Innenwandung des Stahlgehäuses (10) festklemmen und sich in Umfangsrichtung mit den Federarmen (2) abwechseln, welche den Außenring (9) des
Rillenkugellagers (8) beaufschlagen. Dies erlaubt eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte, sowohl der Klemmzungen (4), als auch der Federarme (2) über den Umfang.
Die Federarme (2) können den Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) entweder axial oder mit einer Radial- und einer Axialkomponente beaufschlagen. Im letzteren Fall ist die Federarmlänge maximiert und der Angriffspunkt ist gleichmäßiger und besser definiert. Bei rein axialer Beaufschlagung hängt die radiale Lage des
Angriffspunktes von der Federarmgeometrie ab.
Die Federarme (2) können gekröpft, einfach oder zweifach abgeknickt oder gebogen sein. Bei zweifacher Abknickung sind die Knickrichtungen einander entgegengesetzt. Über den Umfang können die Geometrien der Federarme (2) auch unterschiedlich gewählt werden.
Der Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) ist im Stahlgehäuse (10) axialbeweglich gelagert und wird nur durch die Federstahlscheibe (5) gehalten. Bei einer
Kraftbeaufschlagung entgegen der Fügerichtung wirkt eine axiale Kraft auf die Federarme (2) ein, wodurch sich diese, je nach Betrag der Kraft, mehr oder weniger auslenken und den Abstand benachbarter Enden der Federarme (2) geringfügig vergrößert. Bei einem geschlossenen Ring (3) würde dieser Effekt zu einem Bruch des gehärteten Bauteils führen. Da die aufgezeigte kraftschlüssige Verbindung eine hohe Festigkeit aufweist, werden keine zusätzlichen Sicherungselemente oder Umformvorgänge benötigt. Somit ist eine sehr einfache und wirksame Befestigung des Rillenkugellagers (8) gegeben.
Im unverbauten Zustand ist die radiale Erstreckung der Klemmzungen (4) größer als nach der Montage. Dann sind die Klemmzungen (4) geringfügig gegenüber einer Normalebene zur Motorachse abgewinkelt. Dieser Winkel α ist größer 0° und bis zu 15°. Hierdurch bewirkt eine Kraft auf die Federstahlscheibe (5) entgegen der
Fügerichtung eine nach außen gerichtete radiale Kraftkomponente, welche die Haltekraft zusätzlich erhöht. Die Federstahlscheibe (5) ist so ausgelegt, dass dessen Federarme (2) auch unter Schock- und Vibrationsbelastung in axialer Richtung stets unter Vorspannung stehen.
Es wird bevorzugt, dass der Winkel α kleiner ist als der Arkustangens eines
Gleitreibungskoeffizienten zwischen der Federstahlscheibe (5) und dem
Stahlgehäuse (10). Um einen sicheren Halt der Federstahlscheibe (5) zu
gewährleisten, darf der Winkel α im montierten Zustand nie null werden, deshalb muss der Innendurchmesser des Stahlgehäuses geringfügig kleiner sein als der Außendurchmesser der plattgedrückten Federstahlscheibe (5). Weiter wird beansprucht, dass das Stahlgehäuse (10) mehrere stufenartig
aufeinanderfolgende Durchmesserbereiche (1 1 , 12, 13) aufweist und ein erster Durchmesserbereich (1 1 ) radial durch einen ersten Zylindermantel (21 ) begrenzt ist und zur Aufnahme der Federstahlscheibe (5) dient. Dieser Durchmesserbereich (1 1 ) ist so dimensioniert, dass er zur Aufnahme der Federstahlscheibe (5) ausreicht.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Stahlgehäuse (10) einen zweiten, radial durch einen zweiten Zylindermantel (22) begrenzten Durchmesserbereich (12) aufweist, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des ersten
Durchmesserbereichs (1 1 ) und dass der zweite Durchmesserbereich (12) zur Aufnahme des Rillenkugellagers (8) dient. Der Durchmesser des zweiten
Durchmesserbereichs (12) unterscheidet sich vom Durchmesser des ersten
Durchmesserbereichs (1 1 ) so, dass die Federarme (2) sich radial deutlich in den Bereich des zweiten Durchmesserbereichs (12) erstrecken, so dass der Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) von den Federarmen (2) in axialer Richtung gehalten werden kann.
Schließlich ist es zweckmäßig, dass das Stahlgehäuse (10) einen dritten
Durchmesserbereich (13) aufweist, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten Zylindermantels (22). Dieser Durchmesserbereich (13) ist so ausgelegt, dass eine Abdeckkappe (1 6) sicher montierbar ist. Eine Abdeckkappe (1 6) kann erforderlich sein, wenn eine Gehäuseöffnung (7) erforderlich ist, um einen Zugang für ein Montagewerkzeug für das Aufpressen des Innenrings (34) auf eine Motorwelle zu ermöglichen.
Besonders wichtig ist es, dass der Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) axial ein größeres Maß aufweist als die Breite des zweiten Durchmesserbereichs (12).
Dadurch ist eine spielfreie Aufnahme des Außenrings (9) im zweiten
Durchmesserbereich (12) möglich und es besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten eine Federstahlscheibe (5) auszugestalten.
Es ist sinnvoll, dass die Federstahlscheibe (5) mehr als drei Klemmzungen (4) und mehr als drei Federarme (2) aufweist. Es hat sich als geeignet erwiesen, die Federstahlscheibe (5) mit fünf Klemmzungen (4) und fünf Federarmen (2) auszuführen.
Um die Haltekraft weiter zu erhöhen und der Gefahr einer Instabilität der
Klemmzungen (4) und einer Demontage der Federstahlscheibe (5) durch axiale Krafteinwirkung entgegenzuwirken ist vorgesehen, dass die Klemmzungen (4) nach außen gerichtete Versteifungsrippen aufweisen, welche in Form von zumindest einer sich entlang der Klemmzunge (4) erstreckenden Sicke oder von abgewinkelten Randbereichen der Klemmzungen (4) ausgebildet sind.
Es wird ausdrücklich beansprucht, dass das Rillenkugellager (8) ausschließlich durch die kraftschlüssige Verbindung der Federstahlscheibe (5) mit dem Stahlgehäuse (10) elastisch gehalten ist, um der Aufgabe der Erfindung gerecht zu werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Federstahlscheibe (5) gehärtet ist und die Härte der Federstahlscheibe (5) größer ist als die Härte des tiefgezogenen Stahlgehäuses (10). Durch die unterschiedlichen Härtegrade der Fügepartner kann sich die
Federstahlscheibe (5) bei einer Kraftbeaufschlagung entgegen der Fügerichtung im tiefgezogenen Stahlgehäuse (10) verkrallen und einen sicheren Halt finden.
Der sichere Halt wird noch weiter verbessert, wenn das Stahlgehäuse (10) verzinkt ist. Die Zinkschicht ist nach dem Tiefziehprozess sehr dünn, kann aber dennoch für eine gewisse Nachgiebigkeit gegenüber den Kanten der Federstahlscheibe (5) sorgen und so den Klemmeffekt verbessern.
Die Erfindung umfasst auch solche Gehäuse, welche mehr als die genannte Anzahl an Durchmesserbereichen (1 1 , 12, 13) aufweist. In diesem Fall wäre mit„erstem Durchmesserbereich" der Durchmesserbereich gemeint, in welchem die
Federstahlscheibe (5) aufgenommen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines tiefgezogenen Stahlgehäusetopfs, Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer montierten Federstahlscheibe,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer montierten Federstahlscheibe,
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer montierten Federstahlscheibe,
Fig. 5 eine vierte Ausführungsform einer Federscheibe,
Fig. 6 eine Variante der vierten Ausführungsform der Federscheibe und
Fig. 7 eine Zusammenbauzeichnung eines Elektromotors.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines tiefgezogenen Stahlgehäuse 10, mit einem ersten Durchmesserbereich 1 1 zur Aufnahme einer Federstahlscheibe 5, einen zweiten Durchmesserbereich 12 zur Aufnahme eines Rillenkugellagers 8 und einen dritten Durchmesserbereich 13 zur Bildung eines Anschlages 6 für das
Rillenkugellager 8. Eine Gehäuseöffnung 7 ist für einen Gegenhalter einer
Einpressvorrichtung freigespart. Der erste Durchmesserbereich 1 1 ist radial innen durch einen ersten Zylindermantel 21 , der zweite Durchmesserbereich 12 durch einen zweiten Zylindermantel 22 und der dritte Durchmesserbereich 13 durch einen dritten Zylindermantel 23 begrenzt.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines in dem
Stahlgehäuse 10 eingebauten Rillenkugellagers 8 und einer Federstahlscheibe 5. Wie deutlich zu erkennen ist, ragt das Rillenkugellager 8 aus dem zweiten
Durchmesserbereich 12 vor. Die Federstahlscheibe 5 liegt mit ihren Federarmen 2 auf dem Außenring 9 des Rillenkugellagers 8 axial an. Die Federstahlscheibe 5 ist im ersten Durchmesserbereich 1 1 und das Rillenkugellager 8 ist im zweiten
Durchmesserbereich 12 aufgenommen. Die Federstahlscheibe 5 ist über sich von dem geschlossenen Ring 3 radial nach außen erstreckenden Klemmzungen 4 an dem ersten Zylindermantel 21 festgekrallt. Der geschlossene Ring 3 befindet sich radial im Bereich des Innenrings 34. Um dies zu ermöglichen, ist die
Federstahlscheibe 5 gehärtet, so dass sein Material gegenüber dem Stahlgehäuse 10 härter ist. Weiter sind der dritte Durchmesserbereich 23 und die Gehäuseöffnung 7 dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine geschnittene räumliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform der in einem Stahlgehäuse 10' montierten Federstahlscheibe 5'. Der erste
Durchmesserbereich 1 1 ' weist einen geringeren Durchmesser auf als der erste Durchmesserbereich 1 1 der ersten Ausführungsform. Entsprechend sind die sich radial von dem geschlossenen Ring 3' nach außen erstreckenden Klemmzungen 4' kürzer ausgebildet. Bei gleicher Geometrie des Rillenkugellagers 8' sind die
Federarme 2' so ausgebildet wie bei der ersten Ausführungsform. Die kürzeren Klemmzungen 4' bewirken eine größere Steifigkeit. Dies erschwert die Montage, erhöht aber im Gegenzug die Festigkeit der mechanischen Verbindung zwischen der Federstahlscheibe 5' und dem Stahlgehäuse 10'. Weiter sind ein Außenring 9' und ein Innenring 34' des Rillenkugellagers 8' gezeigt.
Fig. 4 zeigt eine geschnittene räumliche Darstellung einer dritten Ausführungsform der in einem Stahlgehäuse 10" montierten Federstahlscheibe 5". Der erste
Durchmesserbereich 1 1 " weist einen größeren Durchmesser auf als der erste Durchmesserbereich 1 1 der ersten Ausführungsform. Entsprechend sind die sich radial von dem geschlossenen Ring 3" nach außen erstreckenden Klemmzungen 4" länger ausgebildet. Bei gleicher Geometrie des Rillenkugellagers 8" sind die
Federarme 2" so ausgebildet wie bei der ersten Ausführungsform. Die längeren Klemmzungen 4" bewirken eine geringere Steifigkeit. Dies erleichtert die Montage, verringert aber im Gegenzug die Festigkeit der mechanischen Verbindung zwischen der Federstahlscheibe 5" und dem Stahlgehäuse 10". Weiter sind ein Außenring 9" und ein Innenring 34" des Rillenkugellagers 8" gezeigt.
Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Federscheibe 5'", mit einem
geschlossenen Ring 3'", Federarmen 2'" und Klemmzungen 4'". Um eine Versteifung der Klemmzungen 4'" zu bewirken sind diese mit Sicken 36 versehen, welche im Wesentlichen radial ausgerichtet sind.
Fig. 6 zeigt eine Variante der vierten Ausführungsform der Federscheibe 5"", mit dem geschlossenen Ring 3"", Federarmen 2"", Klemmzungen 4"" und Sicken 36'. Die Sicken 36' erstrecken sich hier bis in den geschlossenen Ring 3"" hinein, um auch eine Knickstelle 37 zu verstärken.
Fig. 7 zeigt eine Zusammenbauzeichnung eines Elektromotors 1 , mit dem als Festlager wirkenden Rillenkugellager 8, das mit der Federstahlscheibe 5 befestigt ist und mit einem als Loslager 15 wirkenden zweiten Rillenkugellager. Weiter ist eine Abdeckkappe 1 6 dargestellt, welche in der Freisparung 14 befestigt ist. Bei dem im Anwendungsbeispiel gezeigten Elektromotor 1 handelt es sich um einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, welcher einen mit Permanentmagneten 27 bestückten Rotor 18, einem mit einer Wicklung 24 bewickelten Stator 19 und ein Gehäuse, welches aus einem Lagerschild 20 und dem Stahlgehäuse 10 besteht, aufweist. Der Rotor 18 besteht aus einer glatten Welle 25, einem Rotorblechpaket 26, den Permanentmagneten 27 und einem Geberpolrad 28, welches auf einem Träger 33 gehalten ist, der in Ausnehmungen 35 des Rotorblechpaketes 26 axial eingepresst ist. Weiter sind ein Stecker 32, Klemmzungen 4, eine aus einem umspritzten Leitblech bestehende Leiterplatte 31 , ein Sensor 17, ein
Statorblechpaket 29 und eine Zahnradpumpe 30 dargestellt.
Bezugszeichenliste Elektromotor 31 Leiterplatte Federarm 32 Stecker geschlossener Ring 33 Träger
Klemmzunge 34 Innenring Federstahlscheibe 35 Ausnehmungen Anschlag 36 Sicke
Gehäuseöffnung 37 Knickstelle Rillenkugellager
Außenring
Stahlgehäuse
erster Durchmesserbereich
zweiter Durchmesserbereich
dritter Durchmesserbereich
Freisparung
Loslager
Abdeckkappe
Sensor
Rotor
Stator
Lagerschild
erster Zylindermantel
zweiter Zylindermantel
dritter Zylindermantel
Wicklung
Welle
Rotorblechpaket
Permanentmagnet
Geberpolrad
Statorblechpaket
Zahnradpumpe

Claims

Patentansprüche
1 . Elektromotor (1 ) mit einem Gehäuse und einem Rotor (18), der in dem
Gehäuse über eine Fest-/Loslagerung gelagert ist, wobei als Festlager ein Rillenkugellager (8) mit einem Innenring (34) und einem Außenring (9) vorgesehen ist und der Außenring (9) des Festlagers mittels einer
ringförmigen Federstahlscheibe (5) im Gehäuse elastisch eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein tiefgezogenes
Stahlgehäuse (10) oder ein tiefgezogener Stahlgehäusetopf ist, die
Federstahlscheibe (5) die Form einer Klemmscheibe aufweist, welche radial nach außen gerichtete, mit dem Rillenkugellager (8) in Kontakt stehende Federarme (2) und mit diesen einstückige radial nach außen gerichtete Klemmzungen (4) aufweist, mit deren Hilfe die Federstahlscheibe (5) selbstklemmend im Gehäuse gehalten ist.
2. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Klemmzungen (4) und die Federarme (2) mit einem geschlossenen Ring (3) einstückig sind.
3. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
geschlossene Ring (3) radial innerhalb des Außenrings (9) des
Rillenkugellagers (8) angeordnet ist.
4. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
geschlossene Ring (3) in einem mit dem Innenring (34) des Rillenkugellagers (8) radial überlappenden Bereich angeordnet ist.
5. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmzungen (4) sich im montierten Zustand an der Innenwandung des Stahlgehäuses (10) festklemmen und sich in Umfangsrichtung mit den Federarmen (2) abwechseln, welche den Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) beaufschlagen.
6. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (2) den Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) axial oder mit einer Radial- und einer Axialkomponente beaufschlagen.
7. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Federarme (2) gekröpft, einfach oder zweifach abgeknickt oder gebogen sind.
8. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Federarme (2) über den Umfang unterschiedlich geformt, abgeknickt oder gebogen sind.
9. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmzungen (4) im unmontierten Zustand geringfügig um einen Winkel α gegenüber einer Normalenebene zur Motorachse entgegen der Fügerichtung abgewinkelt sind.
10. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Winkel α kleiner ist als der Arkustangens eines Gleitreibungskoeffizienten zwischen der Federstahlscheibe (5) und dem Stahlgehäuse (1 0).
1 1 . Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlgehäuse (10) mehrere gestufte Durchmesserbereiche (1 1 , 12, 13) aufweist und ein erster
Durchmesserbereich (1 1 ) radial durch einen ersten Zylindermantel (21 ) begrenzt ist und zur Aufnahme der Federstahlscheibe (5) dient.
12. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlgehäuse (10) einen zweiten, radial durch einen zweiten Zylindermantel (22) begrenzten Durchmesserbereich (12) aufweist, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des ersten Durchmesserbereichs (1 1 ) und dass der zweite Durchmesserbereich
(12) zur Aufnahme des Rillenkugellagers (8) dient.
13. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlgehäuse (10) einen dritten Durchmesserbereich (13) aufweist, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten Durchmesserbereichs (12).
14. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (9) des Rillenkugellagers (8) axial ein größeres Maß aufweist als die Breite des zweiten
Durchmesserbereichs (12).
15. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Federstahlscheibe (5) mehr als drei, vorzugsweise fünf Klemmzungen (4) und mehr als drei, vorzugsweise fünf Federarme (2) aufweist.
16. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmzungen (4) nach außen gerichtete Versteifungsrippen aufweisen, welche in Form von zumindest einer sich entlang der Klemmzunge (4) erstreckenden Sicke oder von abgewinkelten Randbereichen der Klemmzungen (4) ausgebildet sind.
17. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rillenkugellager (8) ausschließlich durch die kraftschlüssige Verbindung der Federstahlscheibe (5) mit dem
Stahlgehäuse (10) elastisch gehalten ist.
18. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Federstahlscheibe (5) gehärtet ist und die Härte der Federstahlscheibe (5) größer ist als die Härte des tiefgezogenen Stahlgehäuses (10).
19. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlgehäuse (10) verzinkt ist.
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