WO2022023295A1 - Elektromotor - Google Patents

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WO2022023295A1
WO2022023295A1 PCT/EP2021/070907 EP2021070907W WO2022023295A1 WO 2022023295 A1 WO2022023295 A1 WO 2022023295A1 EP 2021070907 W EP2021070907 W EP 2021070907W WO 2022023295 A1 WO2022023295 A1 WO 2022023295A1
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WO
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bearing
spring washer
opening
electric motor
motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/070907
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kevin Koch
Michael DÜNCHER
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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Publication date
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    • 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
    • H02K5/16—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
    • H02K5/1732—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 rotary shaft at both ends of the rotor
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C25/083—Ball or roller bearings self-adjusting with resilient means acting axially on a race ring to preload the bearing
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2229/00—Setting preload
    • 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
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a stator and a rotor which is arranged in a rotationally fixed manner on a motor shaft which is mounted within a motor housing so as to be rotatable about an axis of rotation.
  • an electric motor is understood to mean, in particular, an electronically commutated steering motor of a motor vehicle.
  • Motor vehicles usually have a number of adjustment parts, for example a steering system, seat adjustment, an operable lock, a window lifter and an adjustable sunroof, which can be adjusted by means of a respectively assigned electric motor drive (actuating or adjusting drive) or between different adjustment positions are movable.
  • a steering motor of a motor vehicle is usually a brushless electric motor as an electric three-phase machine.
  • Such an electric motor generally has a stator with a number of stator teeth arranged in a star shape, for example, which carry an electric rotary field or stator winding in the form of individual coils, which in turn are wound from insulated wire.
  • the coils are assigned to individual strands or phases with their coil ends (winding wire ends) and are interconnected in a predetermined manner and routed to phase connections for energizing the rotary field winding.
  • the stator has three phases and thus at least three phase conductors or phase windings, which are each subjected to phase-shifted electric current in order to generate a rotating magnetic field in which a rotor usually provided with permanent magnets rotates.
  • the phase ends of the phase windings are routed to motor electronics to control the electric motor.
  • the coils of the rotary field winding are connected in a star connection or in a delta connection and electrically contacted with the three phase connections.
  • the rotor sits in a rotationally test (shaft-fixed) on a motor shaft (rotor shaft) which is rotatably mounted in at least one bearing, in particular in a roller or ball bearing.
  • the bearing is accommodated in a bearing seat (bearing seat) of an end shield, which can be molded onto the motor housing, for example, as a so-called B-side end shield.
  • an axial housing collar of the pot-shaped motor housing for example, can form a receiving space for a rotary encoder and/or for control electronics of the electric motor.
  • a wide res ball bearing for the rotatable mounting of the motor shaft can be connected to an A-side end shield that closes the motor housing or can be arranged in a bearing mount there.
  • the electric motor can be coupled (connected) to a steering rod of a vehicle steering system via its motor shaft by means of a gearbox.
  • bearing shims are often provided for axially securing, adjusting or preloading the ball bearing in the bearing seat in order to ensure that the motor shaft and motor shaft run with as little play as possible to achieve a reduction in running noise.
  • so-called wave spring washers and/or spring washers can be used to compensate for axial tolerances between the housing parts and the bearing seat of the motor shaft, i.e. to adjust or pre-tension the ball bearing axially and to eliminate bearing play (bearing clearance) between the ball bearing rings.
  • the outer ring of the ball bearing and the inner ring of the ball bearing can be displaced in relation to one another. If the corrugated spring washer is not supported on the bottom of a bearing mount or in the bearing seat, but is, for example, on the opposite side of the ball bearing against this, a tension washer is typically required to hold the corrugated spring washer in the desired position on the motor shaft.
  • the invention is based on the object of specifying an electric motor that is as quiet as possible during motor operation, in particular an electronically commutated internal rotor motor.
  • the electric motor has a stator and a rotor, which is arranged fixed to the shaft on a motor shaft, which is movably mounted in at least one roller bearing, preferably a ball bearing, with an outer ring and with an inner ring fixed to the motor shaft within a motor housing so that it can rotate about an axis of rotation is.
  • the roller or ball bearing is arranged in an end shield, which is also referred to below as a housing end shield, in an axially drawn-in bearing receptacle having a through-opening for the motor shaft.
  • the outer ring of the roller bearing is pretensioned by means of a spring washer, which is seated in the housing on the bearing side of the housing end shield facing away from the rotor in the bearing receptacle.
  • the spring washer which is preferably a stamped and bent part made of sheet metal, has an opening (passage opening) for the motor shaft, preferably designed as a through-hole, and in a disk body surrounding this opening, a number of spring elements projecting axially against the outer ring.
  • the electric motor is preferably an electronically commutated internal rotor motor, in particular a steering motor of a motor vehicle.
  • the bearing mount for the ball bearing (roller bearing) is advantageously designed as a sliding fit.
  • its motor shaft can be inserted into the motor housing together with the rotor and with the ball bearing (roller bearing) already installed, and the ball bearing (roller bearing) can be inserted into the bearing mount from the bearing side of the housing end shield facing the housing interior.
  • the ball bearing (roller bearing) prestressed by means of the spring washer is suitably located in the so-called B-side end shield.
  • This bearing mount of the so-called A-side end shield is expediently not designed as a sliding seat, but with a receiving base on which the bearing (roller or ball bearing) is supported.
  • the outer ring of the ball bearing (roller bearing) is used as a press fit in the bearing seat.
  • this A-side end shield can also be installed - as a kind of housing cover - together with the motor shaft and the rotor as well as the B-side ball bearing (roller bearing).
  • the (central) opening of the spring washer as a shaft passage which is preferably designed as a passage, is designed with an axially flared (bent open) opening edge.
  • a good axial spring stiffness of the spring washer is already provided even with a circular passage opening.
  • the passage opening is suitably non-circular, with the passage opening being designed as an internal polygon or preferably as an internal polygon.
  • the pull-through opening of the spring washer is particularly preferably designed as a round inner three.
  • the pull-through opening that is to say the disc pull-through, is a triangle in its basic form, but is designed with rounded (from or from rounded) inside corners.
  • the opening of the spring washer can also have the shape of, for example, a double triangle (with triangular openings rotated by 180° in relation to one another) or the shape of a pentagon.
  • the spring elements of the spring washer are bent open at the free end, forming a section of the spring bearing against the outer ring of the roller bearing.
  • the respective spring element has a fixed end that is connected to the disk body and a loose end that itself has no direct connection to the disk body.
  • the spring elements of the spring washer are suitably arranged equidistantly in the circumferential direction of the disk body surrounding the (pull-through) opening, ie with the same circular line or circular arc length between adjacent spring elements.
  • the number of spring elements of the spring washer is less than or equal to six, preferably three.
  • a particularly advantageous embodiment provides that the outer edge of the spring washer is flared axially. As a result, the spring washer can be pressed particularly reliably into the bearing mount in order to particularly securely fix the spring washer in the bearing mount and thus in the motor housing and to keep it fixed to the housing.
  • the opening edge of the pull-through opening and the outer edge of the spring washer are expediently oriented in the same axial direction.
  • the spring elements of the spring washer are advantageously flared (bent out) in the axial direction opposite to the axially exposed outer and opening edge of the washer.
  • the spring washer is thus on the one hand securely held in the housing, and on the other hand the spring washer with its spring legs can be brought as close as possible and thus space-saving to the outer ring of the ball bearing (roller bearing).
  • the assembly of the spring washer is simplified, since the respective bent-up edge is preferably oriented counter to the direction of insertion of the spring washer into the bearing mount.
  • FIG. 1 in an exploded view of an electric motor of a motor vehicle with a motor housing with inserted and suit taken end shield and with a rotor on a motor shaft and with A- and B-side ball bearings and with a one-piece spring washer for clamping the outer ring of the B lateral ball bearing,
  • Fig. 2 is a perspective view of the electric motor without Motorge housing and without end shields and with a stator
  • Fig. 3 is a fragmentary perspective view of the electric motor with a view of the B-side ball bearing without a spring washer, and
  • FIG. 4 shows a representation according to FIG. 3 with a view of the spring washer used
  • FIG. 5 shows a perspective representation of a variant of the spring washer with a passage designed as an inner three-lobe (through passage opening) for the motor shaft and three spring elements bent axially out of a disc body.
  • FIG. 1 and 2 show essential parts of the electric motor 1, which is an electronically commutated internal rotor motor, and which is preferably used as a steering motor of a motor vehicle.
  • the electric motor 1 has a stator 2 (FIG. 2) and a rotor 3 which is arranged fixedly on a motor shaft 4 .
  • This is an A-side ball bearing 5 and in a B-side ball bearing 6 within a motor housing 7 about an axis of rotation (motor axis) 8 nadobeweg Lich stored.
  • a bearing plate on the B side (housing bearing plate) 9 with a bearing mount 10 for the ball bearing 6 is used.
  • the B-side bearing plate 9 forms an intermediate wall between a motor compartment's 7a, in which the rotor 3 with the ball bearings 5, 6 accommodated in the motor shaft 4 and the stator 2 are arranged, and one Recording space 7b for electronics (not shown) for controlling the electric motor 1 .
  • the stator 2 has a number of stator teeth which are arranged in a star shape and carry coils 11 .
  • the coils 11 have their coil ends (winding wire ends) 11a, 11b assigned to individual strands or phases and connected to one another by means of a connection ring, not shown, in star or delta circuitry and to phase terminals 12 for energizing the rotating field winding.
  • the stator 2 has three phases and thus at least three phase windings to which electric current is applied in each case. These generate a rotating magnetic field in which the rotor 3 , which is provided with permanent magnets, rotates about the axis of rotation 8 .
  • the three phase contacts or connections protrude into the receiving space 7b provided for the motor electronics, which is surrounded by a cylindrical housing section 7c of the motor housing 7 that projects axially beyond the end shield 9 there 12 inside, which are connected to the stator coils 11 connected to one another to form a stator winding and are contacted with the motor electronics.
  • An A-side end shield 14 with a bearing seat 15 for the ball bearing 5 forms a housing cover with which the motor housing 7 is closed.
  • the bearing seat 15 As a bearing seat of the A-side bearing plate 14 for the ball bearing 5 there is not designed as a sliding fit but as a press fit for the outer ring 5a of the ball bearing 5 .
  • this A-side end shield 14 can also be mounted as a housing cover together with the motor shaft 4 and the rotor 3 and with the B-side ball bearing 6 in or on the motor housing 7 .
  • the electric motor 1 can be coupled via its motor shaft 4 by means of a gearbox to a steering rod of a vehicle steering system.
  • the axially retracted and a through hole 16 for the motor shaft 4 pointing to the bearing seat 10 of the B-side end shield 9 for the ball bearing 6 is designed as a sliding fit. This means that although the inner ring 6b of the ball bearing 6 is in turn pressed firmly onto the motor shaft 4, the outer ring 6a of this ball bearing 6 is only lying in the bearing mount 10 (as a loose fit).
  • the outer ring 6a of the ball bearing 6 is prestressed by means of a spring washer 17, which is located on the bearing side 9b of the end shield 9 facing away from the rotor 3 and the motor compartment 7a within the receiving space 7b for the motor electronics in the Bearing mount 10 seated firmly in the housing.
  • the spring washer 17 is preferably a stamped and bent part made from sheet metal.
  • the spring washer 17 has an opening 17a designed as a passage for the motor shaft 4 and a disk body 17b surrounding this opening (through-passage opening) 17a. This has a number of spring elements or spring pieces 18 that are axially flared, six according to FIG. 1 and three according to FIGS.
  • the spring elements 18 are resiliently on the outer ring 6a of the ball bearing 6, so that the outer ring 6a is axially prestressed.
  • the (central) opening 17a as the shaft passage of the spring washer 17 is designed as a passage, ie with an axially flared (bent up) opening edge 17c.
  • a good axial spring stiffness of the spring washer 17 is already given even with a circular passage opening 17a.
  • the passage opening 17a can be increased further, preferably as an inner multi-round triangular shape with rounded (rounded off or rounded) inner corners 17d (FIG. 5).
  • the spring elements 18 of the spring washer 17 are bent open at the free end, forming a leg section 18a which, as the loose end of the respective spring element 18, bears against the outer ring 6a of the ball bearing 6.
  • the spring elements 18 of the spring washer 17 are arranged in the circumferential direction of the disk body 17b surrounding the passage opening 17a at the same distance from one another, ie with circular lines (arcs) of the same length.
  • the spring elements 18 are bent axially out of the plane of the disk body 17b.
  • the disk outer edge 17e of the spring washer 17 is axial - that is, in the axial direction A - exhibited. In this way, the spring washer 7 can be reliably pressed into the bearing mount 10, so that the spring washer 17 is securely fixed in the bearing mount 10 and held firmly in the housing.
  • the disk outer edge 17e and the opening edge 17c of the passage opening 17a of the spring washer 17 are exposed in the same axial direction A.
  • the spring elements 18 of the spring washer 17, which are stamped out of the disk body 17b, are exhibited (bent out) in the axial direction A opposite to the axially exposed opening and disk outer edge 17c, 17e.
  • the spring elements 18 of the spring washer 17 are formed with their spring end 18b facing away from the leg section 18a as a fixed end on the washer body 17b and run or extend radially on the free end side, i.e. in the radial direction R. Due to the described geometry or design of the spring washer 17, this is securely held in place on the housing and can be guided to the outer ring 6a of the ball bearing 6 in a space-saving manner with its spring legs 18 and can be installed easily and reliably.
  • the invention relates to an electric motor 1 with a rotor 3, which is rotatably (fixed shaft) on a motor shaft 4 is arranged, which in at least one ball bearing (roller bearing) 6 within a motor housing 7 to a Axis of rotation 8 is rotatably mounted, with the ball bearing 6 being arranged in a bearing plate 9 in a bearing seat 10, with the outer ring 6a of the ball bearing 6 being prestressed by means of a spring washer 17 fixed to the housing in the bearing seat 10, which has an opening 17a and in one of these surrounding disk body 17b has a number of spring elements 18 positioned axially against the outer ring 6a.
  • the passage opening of the spring washer can also have the shape of a double triangle with triangles rotated by 180° relative to one another, or of a pentagon.
  • the ball bearings can also be designed as roller bearings with a non-spherical, for example cylindrical, shape of the rolling elements arranged between the inner and outer ring.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit einem Stator (2) und mit einem Rotor (3), der drehfest auf einer Motorwelle (4) angeordnet ist, welche in mindestens einem Wälzlager (6) innerhalb eines Motorgehäuses (7) um eine Drehachse (8) drehbeweglich gelagert ist, wobei das Wälzlager (6) in einem Lagerschild (9) in einer Lageraufnahme (10) angeordneten ist, wobei der Außenring (6a) des Wälzlagers (6) mittels einer Federscheibe (17) vorgespannt ist, die in der Lageraufnahme (10) gehäusefest einsitzt, und wobei die Federscheibe (17) eine Öffnung (17a) und in einem diese umgebenden Scheibenkörper (17b) eine Anzahl von axial gegen den Außenring (6a) ausgestellten Federelementen (18) aufweist.

Description

Beschreibung
Elektromotor
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator und mit einem Rotor, der drehfest auf einer Motorwelle angeordnet ist, welche innerhalb eines Motorge häuses um eine Drehachse drehbeweglich gelagert ist. Unter Elektromotor wird hierbei insbesondere ein elektronisch kommutierter Lenkungsmotor eines Kraft- fahrzeugs verstanden.
Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Anzahl von Verstellteilen, beispiels weise eine Lenkung, eine Sitzverstellung, ein betätigbares Schloss, einen Fenster heber und ein verstellbares Schiebedach auf, welche mittels eines jeweils zuge- ordneten elektromotorischen Antriebs (Stell- oder Verstellantriebs) verstellbar bzw. zwischen verschiedenen Stellpositionen verfahrbar sind. Insbesondere bei einem Lenkungsmotor eines Kraftfahrzeugs handelt es sich in der Regel um einen bürs tenlosen Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine. Ein solcher Elektromotor weist in der Regel einen Stator mit einer Anzahl von bei spielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeld- oder Statorwicklung in Form einzelner Spulen tragen, die ihrerseits aus einem Isolierdraht gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden (Wickel drahtenden) einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander in ei- ner vorbestimmten Weise verschaltet sowie an Phasenanschlüsse zur Bestro- mung der Drehfeldwicklung geführt. Im Falle eines dreiphasigen, elektronisch kommutierten Elektromotors weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischen Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeu gen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor rotiert. Die Phasenenden der Phasenwicklungen werden zur Ansteuerung des Elektromo tors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Drehfeldwicklung werden hierbei in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung verschaltet und mit den drei Phasenanschlüssen elektrisch kontaktiert.
Der Rotor sitzt drehtest (wellenfest) auf einer Motorwelle (Rotorwelle), die in zu- mindest einem Lager, insbesondere in einem Wälz- oder Kugellager, drehbar ge lagert ist. Das Lager ist in einer Lageraufnahme (Lagersitz) eines Lagerschildes aufgenommen, dass beispielsweise als sogenanntes B-seitiges Lagerschild an das Motorgehäuse angeformt sein kann. Auf dieser Gehäuseseite des B-seitigen Lagerschildes kann ein axialer Gehäusekragen des beispielsweise topfartigen Mo- torgehäuses einen Aufnahmeraum für einen Drehgeber und/oder für eine Ansteu erelektronik des Elektromotors bilden.
An ein das Motorgehäuse verschließendes A-seitiges Lagerschild kann ein weite res Kugellager zur drehbaren Lagerung der Motorwelle angebunden bzw. in einer dortigen Lageraufnahme angeordnet sein. Auf der Gehäuseseite des A-seitigen Lagerschildes kann der Elektromotor über dessen Motorwelle mittels eines Getrie bes mit einer Lenkstange einer Fahrzeuglenkung gekoppelt (verbunden) sein.
Im Falle eines Kugellagers (Wälzlagers), das typischerweise einen wellenfesten Innenring (Kugellagerinnenring) und einen Außenring (Kugellageraußenring) auf weist, sind häufig Lagerausgleichsscheiben zum axialen Sichern, Anstellen oder Vorspannen des Kugellagers im Lagersitz vorgesehen, um einen möglichst spiel freien Lauf der Motorwelle und eine Reduzierung von Laufgeräuschen zu errei chen. Hierzu können sogenannte Wellfederscheiben und/oder Spannscheiben ein- gesetzt werden, um Axialtoleranzen zwischen Gehäuseteilen und dem Lagersitz der Motorwelle auszugleichen, also das Kugellager axial anzustellen bzw. vorzu spannen und ein Lagerspiel (eine Lagerluft) zwischen den Kugellagerringen zu be seitigen. Mittels einer Wellfederscheibe können hierzu beispielsweise der Kugella geraußenring und der Kugellagerinnenring gegeneinander verschoben werden. Ist die Wellfederscheibe nicht am Boden einer Lageraufnahme bzw. im Lagersitz ab gestützt, sondern liegt beispielsweise auf der gegenüberliegenden Seite des Ku gellagers an diesem an, so wird typischerweise eine Spannscheibe benötigt, um die Wellfederscheibe an der gewünschten Position auf der Motorwelle zu halten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im motorischen Betrieb möglichst geräuscharmen Elektromotor, insbesondere einen elektronisch kommutierten In nenläufermotor, anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran sprüche. Der Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf, der wellenfest auf einer Motorwelle angeordnet ist, welche in mindestens einem Wälzlager, vorzugsweise in einem Kugellager, mit einem Außenring und mit einem mit der Motorwelle wel lenfesten Innenring innerhalb eines Motorgehäuses um eine Drehachse drehbe weglich gelagert ist. Das Wälz- bzw. Kugellager ist in einem nachfolgend auch als Gehäuselagerschild bezeichneten Lagerschild in einer axial eingezogenen und eine Durchgangsöffnung für die Motorwelle aufweisenden Lageraufnahme ange ordneten. Der Außenring des Wälzlagers ist mittels einer Federscheibe vorge spannt, die auf der dem Rotor abgewandten Lagerseite des Gehäuselagerschildes in der Lageraufnahme gehäusefest einsitzt. Die Federscheibe, die vorzugsweise eine Stanz-Biegeteil aus einem Metallblech ist, weist eine vorzugsweise als Durch zug ausgeführte Öffnung (Durchzugsöffnung) für die Motorwelle und in einem diese Öffnung umgebenden Scheibenkörper eine Anzahl von axial gegen den Au ßenring ausgestellten Federelementen auf. Der Elektromotor ist vorzugsweise ein elektronisch kommutierter Innenläufermotor, insbesondere ein Lenkungsmotor ei- nes Kraftfahrzeugs.
Die Lageraufnahme für das Kugellager (Wälzlager) ist vorteilhaft als Schiebesitz ausgeführt. Dadurch kann bei der Montage des Elektromotors dessen Motorwelle zusammen mit dem Rotor und mit bereits montiertem Kugellager (Wälzlager) in das Motorgehäuse eingesetzt und das Kugellager (Wälzlager) von der dem Ge- häuseinnenraum zugewandten Lagerseite des Gehäuselagerschildes her in die Lageraufnahme eingesetzt werden. Das mittels der Federscheibe vorgespannte Kugellager (Wälzlager) befindet sich geeigneter Weise im sogenannten B-seitigen Lagerschild. Dort ist zweckmäßiger weise ein Aufnahmeraum für eine Motorelektronik zur Ansteuerung des Elektro motors gebildet, indem die vorzugsweise zylindrische Gehäusewand des Motorge häuses das dortige Lagerschild axial überragt. In dieses Gehäuselagerschild sind geeigneter Weise Durchgangsöffnungen für mit der Statorwicklung verbundene Phasenanschlüsse (-kontakte) vorgesehen, die in den Aufnahmeraum ragen und dort mit der Motorelektronik elektrisch kontaktiert bzw. kontaktierbar sind.
Auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Motorgehäuses ist geeigneter Weise ein weiteres Lagerschild mit einer Lageraufnahme für ein weiteres Lager, insbe sondere für ein Wälz- oder Kugellager, vorgesehen. Diese Lageraufnahme des so genannten A-seitigen Lagerschildes ist zweckmäßigerweise nicht als Schiebesitz, sondern mit einem Aufnahmeboden ausgeführt, an dem das Lager (Wälz- oder Kugellager) abgestützt ist. Bei diesem A-seitigen Lager ist der Außenring des Ku gellagers (Wälzlagers) als Presssitz in die Lageraufnahme eingesetzt. Somit kann auch dieses A-seitige Lagerschild - quasi als Gehäusedeckel - zusammen mit der Motorwelle und dem Rotor sowie dem B-seitigen Kugellager (Wälzlagers) montiert werden.
Die vorzugsweise als Durchzug ausgebildete (zentrale) Öffnung der Federscheibe als Wellendurchführung ist mit einem axial ausgestellten (aufgebogenen) Öff nungsrand ausgeführt. Hierdurch ist auch bei einer kreisrunden Durchzugsöffnung bereits eine gute axiale Federsteifigkeit der Federscheibe gegeben. Um die Feder steifigkeit weiter zu erhöhen ist die Durchzugsöffnung geeigneter Weise unrund, wobei die Durchzugsöffnung als Innenmehreck oder vorzugsweise als Innenmehr rund ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt ist die Durchzugsöffnung der Federscheibe als Innendrei rund ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Durchzugsöffnung, also der Schei bendurchzug, in der Grundform ein Dreieck, jedoch mit gerundeten (ab- oder aus gerundeten) Innenecken ausgebildet. Die Öffnung der Federscheibe kann auch die Form eines beispielsweise Doppeldreiecks (mit gegeneinander um 180° ge drehten Dreiecksöffnungen) oder die Form eines Fünfecks aufweisen.
In zweckmäßiger Ausgestaltung sind die Federelemente der Federscheibe frei- endseitig unter Bildung eines am Außenring des Wälzlagers anliegenden Schen kelabschnitts aufgebogen. Mit anderen Worten weist das jeweilige Federelement ein mit dem Scheibenkörper verbundenes Festende und eine Losende auf, das selbst keine direkte Verbindung mit dem Scheibenkörper hat. Geeigneter Weise sind die Federelemente der Federscheibe in Umfangsrichtung des die (Durch- zugs-)Öffnung umgebenden Scheibenkörper äquidistant, also mit gleicher Kreisli nien- oder Kreisbogenlänge zwischen benachbarte Federelemente angeordnet.
Die Anzahl der Federelemente der Federscheibe ist kleiner oder gleich sechs, vor zugsweise drei. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Scheibenaußenrand der Federscheibe axial ausgestellt ist. Hierdurch lässt sich die Federscheibe be sonders zuverlässig in die Lageraufnahme einpressen, um die Federscheibe in der Lageraufnahme und somit im Motorgehäuse besonders sicher zu fixieren und gehäusefest zu halten. Zweckmäßigerweise sind der Öffnungsrand der Durch- zugsöffnung und der Scheibenaußenrand der Federscheibe in die gleiche axiale Richtung ausgestellt.
Zudem sind die Federelemente der Federscheibe vorteilhaft in die zum axial aus gestellten Scheibenaußen- und Öffnungsrand entgegengesetzte axiale Richtung ausgestellt (ausgebogen). Die Federscheibe ist somit einerseits sicher gehäuse fest gehalten, und andererseits kann die Federscheibe mit deren Federschenkeln möglichst nahe und somit raumsparend an den Außenring des Kugellagers (Wälz lagers) herangeführt werden. Zudem ist die Montage der Federscheibe verein facht, da die jeweilige Kantenaufbiegung bevorzugt entgegen der Einsetzrichtung der Federscheibe in die Lageraufnahme orientiert ist.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung einen Elektromotor eines Kraft fahrzeugs mit einem Motorgehäuse mit eingesetztem und abge nommenem Lagerschild und mit einem Rotor auf einer Motor welle sowie mit A- und B-seitigem Kugellager und mit einer ein teiligen Federscheibe zum Verspannen des Außenrings des B- seitigen Kugellagers,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung den Elektromotor ohne Motorge häuse und ohne Lagerschilde sowie mit einem Stator,
Fig. 3 ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung den Elektro motor mit Blick auf das B-seitige Kugellager ohne Feder scheibe, und
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3 mit Blick auf die eingesetzte Fe derscheibe, und Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine Variante der Federscheibe mit als Innendreirund ausgeführtem Durchzug (Durchzugsöff nung) für die Motorwelle und drei aus einem Scheibenkörper axial aufgebogenen Federelementen. Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1 und 2 zeigen wesentliche Teile des Elektromotor 1 , der ein elektro nisch kommutierter Innenläufermotor ist, und der bevorzugt als Lenkungsmotor ei- nes Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Der Elektromotor 1 weist einen Stator 2 (Fig. 2) und einen Rotor 3 auf, der wellenfest auf einer Motorwelle 4 angeordnet ist. Diese ist einem A-seitigen Kugellager 5 und in einem B-seitigen Kugellager 6 innerhalb eines Motorgehäuses 7 um eine Drehachse (Motorachse) 8 drehbeweg lich gelagert. In das zylinderförmige (zylindrische) Motorgehäuse 7 ist ein B-seiti- ges Lagerschild (Gehäuselagerschild) 9 mit einer Lageraufnahme 10 für das Ku gellager 6 eingesetzt. Das B-seitige Lagerschild 9 bildet eine Zwischenwand zwi schen einem Motorraum 7a, in dem der Rotor 3 mit der in den Kugellagern 5, 6 aufgenommen Motorwelle 4 und der Stator 2 angeordnet sind, und einem Aufnahmeraum 7b für eine nicht dargestellt Elektronik zur Ansteuerung des Elekt romotors 1 .
Der Stator 2 weist eine Anzahl von sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche Spulen 11 tragen. Die Spulen 11 sind mit deren Spulenenden (Wickeldrah tenden) 11a, 11 b einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander mittels eines nicht dargestellten Verschaltungsrings in Stern- oder Dreieckschal tung verschaltet sowie an Phasenanschlüsse 12 zur Bestromung der Drehfeld wicklung geführt. Im Falle des dreiphasigen, elektronisch kommutierten Elektromo tors 1 weist der Stator 2 drei Phasen und somit zumindest drei, jeweils phasenver setzt mit elektrischen Strom beaufschlagte Phasenwicklungen auf. Diese erzeu gen ein magnetisches Drehfeld, in dem der mit Permanentmagneten versehener Rotor 3 um die Drehachse 8 rotiert.
Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, ragen in den für die Motorelektronik vorgesehenen Aufnahmeraum 7b, der von einem das dortige Lagerschild 9 axial überragenden zylindrischen Gehäuseabschnitt 7c des Motorgehäuses 7 umgeben ist, über Öffnungen 13 im Lagerschild 9 die drei Phasenkontakte oder -anschlüsse 12 hinein, die mit den untereinander zu einer Statorwicklung verschalteten Stator spulen 11 verbunden sind und mit der Motorelektronik kontaktiert werden.
Ein A-seitiges Lagerschild 14 mit einem Lagersitz 15 für das Kugellager 5 bildet ei nen Gehäusedeckel, mit dem das Motorgehäuse 7 verschlossen ist. In den Lager sitz 15 ist das dortige Kugellager 5 mit dessen Außenring 5a gehäusefest einge presst, während der Innenring 5b des Kugellagers 5 auf die Motorwelle 4 wellen fest aufgepresst ist. Dieser Lagersitz 15 als Lageraufnahme des A-seitigen Lager schildes 14 für das dortige Kugellager 5 ist nicht als Schiebesitz, sondern als Presssitz für den Außenring 5a des Kugellagers 5 ausgeführt. Somit kann auch dieses A-seitige Lagerschild 14 als Gehäusedeckel zusammen mit der Motorwelle 4 und dem Rotor 3 sowie mit dem B-seitigen Kugellager 6 im bzw. am Motorge häuse 7 montiert werden. Auf der Gehäuseseite des A-seitigen Lagerschildes 14 kann der Elektromotor 1 über dessen Motorwelle 4 mittels eines Getriebes mit ei ner Lenkstange einer Fahrzeuglenkung gekoppelt sein. Die axial eingezogene und eine Durchgangsöffnung 16 für die Motorwelle 4 auf weisende Lageraufnahme 10 des B-seitigen Lagerschildes 9 für das Kugellager 6 ist als Schiebesitz ausgeführt. Dies bedeutet, dass zwar der Innenring 6b des Ku- gellagers 6 wiederum auf die Motorwelle 4 wellenfest aufgepresst ist, der Außen ring 6a dieses Kugellagers 6 jedoch in der Lageraufnahme 10 (als Lossitz) ledig lich einliegt. Dadurch kann bei der Montage des Elektromotors 1 dessen Motor welle 4 zusammen mit dem wellenfesten Rotor 3 und mit bereits wellenfest mon tierten Kugellagern 5, 6 in das Motorgehäuse 7 mit darin ebenfalls bereits aufge- nommenem Stator 2 eingesetzt werden. Das wellenfeste Kugellager 6 wird dabei von der dem Motorraum (Gehäuseinnenraum) 7a zugewandten Lagerseite 9a des Lagerschildes 9 her in die Lageraufnahme 10 eingeschoben.
Im in Fig. 4 gezeigten Montagezustand des Elektromotors 1 ist der Außenring 6a des Kugellagers 6 mittels einer Federscheibe 17 vorgespannt, die auf der dem Ro tor 3 und dem Motorraum 7a abgewandten Lagerseite 9b des Lagerschildes 9 in nerhalb des Aufnahmeraums 7b für die Motorelektronik in der Lageraufnahme 10 gehäusefest einsitzt. Die Federscheibe 17 ist vorzugsweise eine Stanz-Biegeteil aus einem Metallblech. Die Federscheibe 17 weist eine als Durchzug ausgeführte Öffnung 17a für die Mo torwelle 4 und einen diese Öffnung (Durchzugsöffnung) 17a umgebenden Schei benkörper 17b auf. Dieser weist eine Anzahl von gemäß Fig. 1 sechs und gemäß den Figuren 4 und 5 drei axial ausgestellten Federelementen oder Federschen- kein 18 auf. Im Montagezustand, wenn die Federscheibe 17 unter Federvorspan nung deren Federelemente 18 in die Lageraufnahme 10 eingepresst ist, liegen die Federelemente 18 federelastisch am Außenring 6a des Kugellagers 6 an, so dass der Außenring 6a axial vorgespannt ist. Die (zentrale) Öffnung 17a als Wellendurchführung der Federscheibe 17 ist als Durchzug, also mit axial ausgestelltem (aufgebogenem) Öffnungsrand 17c ausge führt. Hierdurch ist auch bei einer kreisrunden Durchzugsöffnung 17a bereits eine gute axiale Federsteifigkeit der Federscheibe 17 gegeben. Um die Federsteifigkeit weiter zu erhöhen ist die Durchzugsöffnung 17a vorzugsweise als Innenmehrrund in Dreieckform mit gerundeten (ab- oder ausgerundeten) Innenecken 17d ausge bildet (Fig. 5). Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die Federelemente 18 der Federscheibe 17 frei- endseitig unter Bildung eines Schenkelabschnitt 18a aufgebogen, der als Losende des jeweiligen Federelementes 18 am Außenring 6a des Kugellagers 6 anliegt.
Die Federelemente 18 der Federscheibe 17 sind in Umfangsrichtung des die Durchzugsöffnung 17a umgebenden Scheibenkörpers 17b in gleichem Abstand zueinander, also mit Kreislinien (Kreisbögen) gleicher Länge, angeordnet. Die Fe derelemente 18 sind aus der Ebene des Scheibenkörper 17b axial aufgebogen.
Der Scheibenaußenrand 17e der Federscheibe 17 ist axial - also in Axialrichtung A - ausgestellt. Hierdurch lässt sich die Federscheibei 7 zuverlässig in die La geraufnahme 10 einpressen, so dass die Federscheibe 17 in der Lageraufnahme 10 sicher fixiert und gehäusefest gehalten ist. Der Scheibenaußenrand 17e und der Öffnungsrand 17c der Durchzugsöffnung 17a der Federscheibe 17 sind in die gleiche Axialrichtung A ausgestellt. Die Federelemente 18 der Federscheibe 17, die aus deren Scheibenkörper 17b ausgestanzt sind, sind in die zum axial ausgestellten Öffnungs- und Scheibenau ßenrand 17c, 17e entgegengesetzte Axialrichtung A ausgestellt (ausgebogen). Die Federelemente 18 der Federscheibe 17 sind mit deren dem Schenkelabschnitt 18a abgewandten Federende 18b als Festende an den Scheibenkörper 17b ange- formt und verlaufen bzw. erstrecken sich freiendseitig radial, also in Radialrichtung R. Aufgrund der beschriebenen Geometrie bzw. Ausbildung der Federscheibe 17 ist diese sicher gehäusefest gehalten und kann mit deren Federschenkeln 18 raumsparend an den Außenring 6a des Kugellagers 6 herangeführt sowie einfach und fehlersicher montiert werden.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Elektromotor 1 mit einem Rotor 3, der drehfest (wellenfest) auf einer Motorwelle 4 angeordnet ist, welche in mindes tens einem Kugellager (Wälzlager) 6 innerhalb eines Motorgehäuses 7 um eine Drehachse 8 drehbeweglich gelagert ist, wobei das Kugellager 6 in einem Lager schild 9 in einer Lageraufnahme 10 angeordneten ist, wobei der Außenring 6a des Kugellagers 6 mittels einer in der Lageraufnahme 10 gehäusefest einsitzenden Federscheibe 17 vorgespannt ist, die eine Öffnung 17a und in einem diese umge- benden Scheibenkörper 17b eine Anzahl von axial gegen den Außenring 6a aus gestellten Federelementen 18 aufweist.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbe sondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungs beispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
So kann die Durchzugsöffnung der Federscheibe beispielsweise auch die Form ei nes Doppeldreiecks mit gegeneinander um 180° gedrehten Dreiecken oder eines Fünfecks aufweisen. Des Weiteren können die Kugellager auch als Wälzlager mit von der Kugelform abweichender, beispielsweise zylindrischer Form der zwischen dem Innen- und Außenring angeordneten Wälzkörpern ausgeführt sein.
Zudem kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten An wendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei an- deren Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappen systemen, bei Fensterhebern, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen sowie bei sonstigen elektrischen Antrieben und deren Anord nung im Fahrzeug. Bezugszeichenliste
1 Elektromotor
2 Stator
3 Rotor
4 Motorwelle
5 (A-seitiges) Kugellager
5a Außenring
5b Innenring
6 (B-seitiges) Kugellager
6a Außenring
6b Innenring
7 Motorgehäuse
7a Motorraum
7b Elektronik-Aufnahmeraum
7c Gehäuseabschnitt
8 Drehachse
9 (B-seitiges) Lagerschild
9a, 9b Lagerseite
10 Lageraufnahme 11 Spule
11a, 11b Spulenende 12 Phasenanschluss/-kontakt
13 Öffnung
14 (A-seitiges) Lagerschild
15 Lagersitz
16 Durchgangsöffnung 17 Federscheibe 17a Durchzug/-Öffnung 17b Scheibenkörper 17c Öffnungsrand 17d Innenecke 17e Scheibenaußenrand 18 Federelement/-schenkel
18a Schenkelabschnitt
18b Federende
A Axialrichtung
R Radialrichtung

Claims

Ansprüche
1. Elektromotor (1 ) mit einem Stator (2) und mit einem Rotor (3), der drehtest auf einer Motorwelle (4) angeordnet ist, welche in mindestens einem Wälz lager (6) mit einem Außenring (6a) und mit einem mit der Motorwelle (4) wellenfesten Innenring (6b) innerhalb eines Motorgehäuses (7) um eine Drehachse (8) drehbeweglich gelagert ist,
- wobei das Wälzlager (6) in einem Lagerschild (9) in einer axial eingezo- genen und eine Durchgangsöffnung (16) für die Motorwelle (4) aufwei senden Lageraufnahme (10) angeordneten ist,
- wobei der Außenring (6a) des Wälzlagers (6) mittels einer Federscheibe (17) vorgespannt ist, die auf der dem Rotor (3) abgewandten Lagerseite (9b) des Lagerschildes (9) in der Lageraufnahme (10) gehäusefest ein sitzt, und
- wobei die Federscheibe (17) eine als Durchzug ausgeführte Öffnung (17a) für die Motorwelle (4) und in einem diese Öffnung (17a) umgeben den Scheibenkörper (17b) eine Anzahl von axial gegen den Außenring (6a) ausgestellten Federelementen (18) aufweist.
2. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die als Durchzug ausgeführte Öffnung (17a) der Federscheibe (17) unrund ist, wobei die Öffnung (17a) als Innenmehreck oder als Innenmehr rund ausgebildet ist.
3. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Durchzug ausgeführte Öffnung (17a) der Federscheibe (17) als Innendreieck, vorzugsweise als Innendreirund, ausgebildet ist.
4. Elektromotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (18) der Federscheibe (17) freiendseitig unter Bil dung eines am Außenring (6a) des Wälzlagers (6) anliegenden Schenkel abschnitts (18a) aufgebogen sind.
5. Elektromotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (18) der Federscheibe (17) in Umfangsrichtung des die als Durchzug ausgeführte Öffnung (17a) umgebenden Scheibenkör pers (17b) äquidistant angeordnet sind.
6. Elektromotor (1 ) nach der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Federelemente (18) der Federscheibe (17) kleiner oder gleich sechs, vorzugsweise drei, ist.
7. Elektromotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenaußenrand (17e) der Federscheibe (17) axial ausgestellt ist.
8. Elektromotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsrand (17c) der als Durchzug ausgeführten Öffnung (17a) und der Scheibenaußenrand (17e) der Federscheibe (17) in die gleiche axi ale Richtung (A) ausgestellt sind.
9. Elektromotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (18) der Federscheibe (17) in die zum axial ausge stellten Scheibenaußenrand (17e) und zum axial ausgestellten Öffnungs rand (17c) der als Durchzug ausgeführten Öffnung (17a) entgegengesetzte axiale Richtung (A) ausgestellt sind.
10. Elektromotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (17) ein Stanz-Biege-Teil ist.
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