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Title:
ELECTRIC MOTOR COMPRISING A FASTENING ELEMENT FOR THE SHAFT BEARING, AND TOOL FOR MOUNTING THIS FASTENING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/036718
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric motor comprising a motor shaft and a pot-like housing (1), inside of which the motor shaft can be rotationally fixed via a bearing (3) on the housing bottom (2), and the bearing is fastened with regard to a central axis by means of a bearing seat (4) and of a fastening element (5). Said fastening element (5) comprises a clamping ring (6) that can be removeably clamped via an annular clamping section (8), which is centered with regard to the central axis, on the housing bottom in order to fix and center the bearing (3).

Inventors:
BEN HELAL AKRAM (DE)
SCHMIDT HARALD (DE)
FREY RONALD (DE)
BAESKOW WERNER (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011009
Publication Date:
April 29, 2004
Filing Date:
October 06, 2003
Export Citation:
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Assignee:
VALEO MOTOREN & AKTUATOREN (DE)
BEN HELAL AKRAM (DE)
SCHMIDT HARALD (DE)
FREY RONALD (DE)
BAESKOW WERNER (DE)
International Classes:
H02K5/167; (IPC1-7): H02K5/167
Foreign References:
EP0088946A21983-09-21
US20020003911A12002-01-10
US5838081A1998-11-17
US5090273A1992-02-25
Attorney, Agent or Firm:
Jahn, Wolf-diethart (Poststrässle 10, Bietigheim-Bissingen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektromotor mit einer Motorwelle und mit einem topfartigen Gehäuse (1), in welchem die Motorwelle über ein Lager (3) am Gehäuseboden (2) drehbar fixiert ist, wobei das Lager (3) bezüglich einer Mittelachse des Gehäuses (1) zentriert an dessen Innenseite mittels eines Lagersitzes (4) und eines Befestigungselements (5) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (5) einen Klemmring (6) aufweist, der über einen ringförmigen und bezüglich der Mittelachse zentrierten Klemmabschnitt (8) lösbar am Gehäuseboden (2) zur Zentrierung und Fixierung des Lagers (3) verklemmbar ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersitz (4) durch eine Verformung des Gehäusebodens (2) nach innen gebildet ist.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (6) im Querschnitt gesehen Sförmige Abschnitte aufweist.
4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (6) am Außenumfang eine Mehrzahl von vorragenden Klemmfingern (9) aufweist.
5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (6) eine im wesentlichen tellerartige Form mit einem ausgewölbten, zentralen Abschnitt und einem flachen Umfangsbereich aufweist zur Bildung von seitlichen Angriffsflächen (10) zum Zusammendrücken für eine Montage und Demontage im Gehäuse (1) des Motors.
6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Klemmabschnitt (8) ein Hinterschnitt ist, der umlaufend und durchgehend ausgebildet ist.
7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Klemmabschnitt (8) ein Hinterschnitt ist, der mit Unterbrechungen ausgebildet ist.
8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Klemmabschnitt (8) ein Hinterschnitt ist, der durch eine Verformung des Gehäusebodens (2) gebildet ist.
9. Werkzeug zur Montage eines Klemmelementes (6) für die Fixierung eines Lagers (3) in einem Topfgehäuse (1) eines Elektromotors, wobei das Klemmelement (6) zur lösbaren Befestigung durch einen ringförmigen Klemmabschnitt (8), insbesondere einen Hinterschnitt, verklemmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es ringförmig angeordnete Greifer aufweist, die angepasst sind, das Klemmelement (6) am Außenumfang zu greifen und zusammenzudrücken.
10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betätigen der Greifer ein Zangenmechanismus vorgesehen ist.
Description:
ELEKTROMOTOR MIT BEFESTIGUNGSELEMENT FÜR DAS WELLENLAGER SOWIE WERKZEUG ZUR MONTAGE DIESES BEFESTIGUNGSELEMENTS Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Motorwelle und einem topfartigen Gehäuse, in welchem die Motorwelle über ein Lager am Gehäuseboden fixiert ist. Die Erfindung betrifft ebenso ein Werkzeug zur Montage eines derartigen Elektromotors.

Derartige Elektromotoren weisen ein Gehäuse in Form eines Gehäusetopfes auf, welcher eine zylindrische Grundform aufweist und auf einer Seite mit einer Montageöffnung zum Einführen der Motorwelle und weiterer Motor-Bauelemente versehen ist. Der Gehäuseboden dieses topfartigen Motorgehäuses ist hierbei regelmäßig mit Mitteln versehen, um ein Lager für die Motorwelle dort zu fixieren. Ein derartiger, aus dem Stand der Technik bekannter Aufbau eines Gehäuses mit Wellenlagerung ist in Figur 1 dargestellt. Das Gehäuse 1 des Elektromotors ist an seinem Gehäuseboden 2 gegenüberliegend zu der Montageöffnung mit einem Lager 2 versehen. Hierzu ist der Gehäuseboden 2 nach außen hin ausgeformt, so dass ein Lagersitz 4 für ein Gleitlager 3 gebildet wird. Bei der Montage des Motors wird ein Haltering 7 nach Einsetzen des Lagers 3 in den Lagersitz 4 durch Verstemmen zwischen dem Lager 3 und der Wand des Gehäuses 1 befestigt. Hierdurch wird das Lager 3 zentriert in bezug auf eine Mittelachse M des Elektromotors gehalten. Anschließend können die Motorwelle und die anderen Bauteile in das Gehäuse 1 eingeführt und Letzteres verschlossen werden.

Nachteilig bei dieser bekannten Art einer Fixierung des Lagers 3 am Gehäuseboden 2 ist zum einen, dass durch ein Verstemmen bzw. ein kraftschlüssiges Verklemmen des Halterings 7 zwischen dem Lager 3 und der Wand des Gehäuses 1 das Lager fest und unlösbar mit dem Gehäuse verbunden ist.

Der Arbeitsgang eines Verstemmens des Halterings 7 ist außerdem aufwändig. Weiterhin ist hierbei nachteilig, dass der Lagersitz 4 durch Ausformung des Gehäusebodens 2 nach außen die Gesamtbautiefe des Motors und damit den erforderlichen Einbauplatzbedarf vergrößert.

Die Erfindung hat demgegenüber zur Aufgabe, einen Elektromotor mit Befestigungsmitteln für das Motorwellenlager sowie ein Werkzeug zur Montage eines Elektromotors bereitzustellen, welche hinsichtlich der Montage einfacher ausgebildet sind und eine lösbare Fixierung eines Wellenlagers ermöglichen. Zudem soll die Bautiefe derartiger Motoren reduziert werden.

Diese Aufgabe wird mit einem Elektromotor mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Gestaltungen der Erfindung sind Gegen- stand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.

Der erfindungsgemäße Elektromotor gemäß Anspruch 1 weist ein topfartiges Gehäuse auf, in welchem die Motorwelle über ein Lager am Gehäuseboden drehbar fixiert wird, wobei das Lager bezüglich einer Mittelachse des Gehäuses zentriert und an dessen Innenseite mittels eines Lagersitzes und eines Befestigungselements befestigt ist. Dabei ist das Befestigungselement ein Klemmring, der über einen ringförmigen und bezüglich der Mittelachse zentrierten Klemmabschnitt lösbar am Gehäuseboden zur Zentrierung und Fixierung des Lagers verklemmbar ist. Der Klemmabschnitt kann als separater Zackenring o. ä. vorgesehen sein oder einstückig mit dem Klemmring ausgebildet sein. Hierdurch kann durch einfaches Einsetzen des Klemmrings bzw. eines Klemmabschnitts das Lager sicher im Innern des Gehäuses befestigt werden, bei gleichzeitiger Lösbarkeit der Verbindung. Die erfindungsgemäße Befestigung mittels eines Klemmrings und eines ringförmigen, zentrierten Klemmabschnitts stellt zugleich sicher, dass das Lager bezüglich des Motorgehäuses bzw. des Elektromotors zentriert montiert ist, unabhängig von dem Verdrehwinkel und ohne weitere konstruktive Vorkehrungen. Das Vorsehen eines Klemmabschnitts an der Innenseite des Gehäusebodens weist zudem den Vorteil auf, dass die erforderliche Baulänge des Motors reduziert wird, da der Motorboden nicht nach außen ausgeformt werden muss zur Bildung seitlicher Haltebereiche für das Verstemmen des Klemmrings in einer so geformten Aufnahme nach dem Einsetzen des Lagers, wie es bisher erforderlich war.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagersitz durch eine Verformung des Gehäusebodens nach innen gebildet. Hierdurch wird die erforderliche Baulänge des Motors reduziert, da der Gehäuseboden des Motors keine nach außen vorragenden Abschnitte aufweist, wie es gemäß den im Stand der Technik bekannten Lagerbefestigungen für Elektromotoren (siehe Figur 1) erforderlich war. Der Lagersitz wird so einfach durch eine ringförmige Ausformung des Gehäusebodens nach innen gebildet entsprechend den Außenabmessungen des jeweiligen Lagers. Das Lager selbst und das Befestigungselement in Form eines Klemmringes ragen erfindungsgemäß lediglich nach innen in das Gehäuse hinein, so dass die axiale Länge des Gehäuses und damit des Motors insgesamt reduziert ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Klemmring im Querschnitt gesehen S- förmige Abschnitte auf. Diese Form des Klemmrings erleichtert ein Zusammendrücken für das Einsetzen in bzw. das Klemmen hinter den oder die entsprechenden ringförmigen Klemmabschnitte am Gehäuseboden. Die S-Form stellt zudem Angriffsflächen bereit, an welchen der Klemmring über ein entsprechendes Werkzeug bzw. eine Klemmzange ergriffen und zusammengedrückt werden kann. Alternativ kann der Klemmring radiale Unterbrechungen aufweisen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Klemmring an seinem Außenumfang eine Mehrzahl von vorragenden Klemmfingern auf. Dies stellt sicher, dass die Befestigung des Lagers im Gehäuse zentriert ist bezüglich der Mittelachse desselben. Zudem erleichtern die vorragenden Klemmfinger die Montage des Klemmrings, da sein peripherer Klemmbereich leichter deformiert werden kann. Im verklemmten Zustand bieten die vorragenden Klemmfinger zudem eine zusätzliche Federwirkung, wenn sie hinter dem Klemmabschnitt eingeklemmt sind, wodurch die Befestigung und Zentrierung des Lagers unter einer Vorspannung steht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Klemmring eine im Wesentlichen tellerartige Form mit einem ausgewölbten zentralen Abschnitt und einem flachen Umfangsbereich auf zur Bildung von seitlichen Angriffsflächen zum Zusammendrücken für eine Montage und Demontage im Gehäuse des Motors. Unter "tellerartiger"Form wird vorliegend eine Ausbauchung des Mittelbereichs des Ringes verstanden, so dass zwischen dem äußeren, im wesentlichen flachen Umfangsabschnitt und der inneren Befestigungsausnehmung für das Lager eine Ausformung bzw. Verformung des Ringes gebildet ist. Die Tiefe dieser Ausformung entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Breite des Lagers, so dass Letzteres möglichst nah am Topfboden des Gehäuses angeordnet ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der ringförmige Klemmabschnitt ein Hinterschnitt, der umlaufend und durchgehend ausgebildet.

Dies hat den Vorteil, dass bei einem Klemmring mit vorragenden Fingern oder Abschnitten am Außenumfang eine Montage unabhängig von dem Verdrehwinkel in bezug auf das Gehäuse einfach ausgeführt werden kann. Die vorragenden Klemmfinger können in jeder Verdrehstellung hinter dem ringförmigen Hinterschnitt am Gehäuseboden verklemmt werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform hierzu weist der Hinterschnitt am Gehäuseboden Unterbrechungen auf, das heißt lediglich abschnittweise sind Hinterschnitte in dem Gehäuseboden ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Herstellung des Hinterschnitts vereinfacht ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Klemmabschnitt ein ringförmiger Hinterschnitt, der durch eine Verformung des Gehäusebodens selbst gebildet ist. Gegenüber einer Befestigung eines separaten Elementes hat dies den Vorteil, dass weniger Teile zur Herstellung des Motors erforderlich sind und durch einen einfachen Formgebungs-Arbeitsgang der Hinterschnitt zur Befestigung des erfindungsgemäßen Klemmrings herstellbar ist.

Das Werkzeug zur Montage eines Klemmelementes für die Fixierung eines Lagers in einem Topfgehäuse eines Elektromotors mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass es ringförmig angeordnete Greifer aufweist, die angepass. t sind, das Klemmelement am Außenumfang zu greifen und zusammenzudrücken. Die Montage und gegebenenfalls auch die Demontage des Lagers kann so durch einfaches Zusammendrücken des Ringes am Außenumfang und anschließendes Einsetzen und Verklemmen durch Lösen erfolgen. Eine aufwändige Bearbeitung, wie das Verstemmen der vorbekannten Halteringe im Gehäuse, ist somit zur Fixierung des Lagers nicht erforderlich. Das Werkzeug ist hierfür vorteilhafterweise mit einem Zangenmechanismus versehen, welcher manuell oder durch einen Montageautomaten betätigbar ist.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

In der Zeichnung zeigen : Figur 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Motorgehäuses für einen Elektromotor gemäß dem Stand der Technik ; Figur 2 eine geschnittene Seitenansicht eines Motorgehäuses für einen Elektromotor eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung ; Figur 3a und 3b eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines einstückigen Klemmrings zur Befestigung eines Lagers im Gehäuse des Elektromotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ; und Figuren 4a bis 4c Ausführungsvarianten einer Verklemmung und Ausbildung des Klemmrings gemäß der Erfindung.

In Figur 1 ist ein Gehäuse 1 eines Elektromotors gemäß dem Stand der Technik in einer Seitenschnittansicht dargestellt.

Das Gehäuse 1 weist eine topfartige Grundform auf mit einem Gehäuseboden 2 und einer gegenüberliegenden Öffnung, die über (nicht dargestellte) Verschlussmittel nach Einsetzen der Motorwelle und weiterer Bauelemente verschlossen wird.

Am Gehäuseboden 2 ist ein Lager 3 vorgesehen, in diesem Ausführungsbeispiel ein Gleitlager, welches im zusammengebauten Zustand zur Lagerung einer Motorwelle dient. Das Lager 3 wird in einem in dem Boden 2 des Gehäuses 1 vorgesehenen Lagersitz 4 aufgenommen und über einen Haltering 7 zentriert und fixiert. Der Haltering 7 wird dabei durch Verstemmen zwischen dem Lager 3 und seitlichen Wandabschnitten des Gehäusebodens 2 befestigt, so dass eine sichere Fixierung des Lagers 3 gegeben ist. Diese nach dem Stand der Technik bekannte Art der Befestigung ist nicht lösbar. Der Lagersitz 4 wird durch Ausformung bzw.

Ausbuchtung des Gehäusebodens 2 nach außen gebildet, wodurch ein vorragender, äußerer Abschnitt mit einer Länge X von der Unterseite des Gehäusebodens 2 hervorragt. Die Form des Lagersitzes 4 weist hier zwei Stufen auf, so dass einerseits eine lagefixierte Befestigung des Lagers 3 und andererseits ein seitliches Verstemmen des Halterings 7 ermöglicht wird.

Hierdurch ergibt sich eine Gesamtlänge des Gehäusetopfes 1 entsprechend A.

In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektromotors im Detail in einer Seitenansicht dargestellt. Der Gehäusetopf 1 des Elektromotors weist erfindungsgemäß am Gehäuseboden 2 einen Lagersitz 4 auf, der durch Auswölbungen des Gehäusebodens 2 nach innen gebildet ist. Des Weiteren sind am Gehäuseboden 2 Hinterschnitte 8 vorgesehen, zur Verklemmung eines erfindungsgemäßen Klemmrings 6. Der Klemmring 6 weist eine derartige Form auf, dass er durch Zusammendrücken an seinem äußeren Umfang in die in Figur 2 dargestellte Position eingesetzt und anschließend wieder gelöst werden kann. Der Klemmring 6 weist hierzu eine im Querschnitt S-förmige Form auf mit einer mittigen Halteöffnung am inneren Umfang für das Lager 3 und Klemmabschnitten am äußeren Umfang zum Einführen und klemmenden Halten hinter dem Hinterschnitt 8 am Gehäuseboden 2. Auf diese Weise kann das Lager 3, welches im vorliegenden Beispiel ein Gleitlager ist, zentriert bezüglich der Mittelachse M des Gehäuses 1 auf einfache Weise eingesetzt und verklemmt werden. Die Befestigung ist somit lösbar. Die Gesamtlänge B des Gehäuses 1 wird durch das Vorsehen des Lagersitzes 4 und des Befestigungselementes 5 nicht vergrößert und ist daher gegenüber der Länge A gemäß dem Stand der Technik (siehe Fig. 1) um den Betrag x reduziert. Dies reduziert die Gesamtbaulänge des Elektromotors.

In den Figuren 3a und 3b ist der Klemmring 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2 in einer Seitenansicht und einer Draufsicht dargestellt. Der Klemmring 6 dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung weist an seinem äußeren Umfang eine Mehrzahl von vorragenden Klemmfingern 9 auf, welche in den, in Figur 2 dargestellten, ringförmigen Hinterschnitt 8 klemmbar sind. Die Klemmfinger 9 weisen eine Krümmung auf, wodurch eine leichte Federwirkung erzielbar ist. Der mittlere Abschnitt des Klemmrings 6 weist eine bauchige, ausgewölbte Form auf, so dass seitliche Angriffsflächen 10 gebildet werden, an welchen ein Klemmwerkzeug (nicht dargestellt) den Klemmring 6 ergreifen kann. Mittels dieses Werkzeugs kann der Ring sodann zusammengedrückt werden, um mit seinen Klemmfingern 9 am äußeren Umfang verdrehwinkelunabhängig im Innern des Gehäuses hinter dem Hinterschnitt 8 verklemmt zu werden. In der Mitte weist der Klemmring 6 eine Öffnung mit radial nach innen ragenden Halteabschnitten 11 auf, welche in eingebautem Zustand am Außenumfang des Lagers 3 anliegen und ebenfalls durch eine gewisse Federwirkung das Lager 3 auf seinen Sitz 4 in einer zentrierten Position bezüglich der Mittelachse M des Gehäuses halten. Die Form des Klemmrings ist demnach auf die Form des entsprechenden Lagers 3 und des Hinterschnitts 8 abgestimmt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in den Figuren 3a und 3b dargestellte Form beschränkt und umfasst jede, in die Reichweite des Anspruchs 1 fallende Gestaltung.

Das Material des Klemmrings 6 ist vorzugsweise Metall und insbesondere Federstahl. Das Einsetzen und Herausnehmen des Klemmrings erfolgt erfindungsgemäß über ein angepasstes Spezialwerkzeug, mittels welchem der Klemmring 6 am Außenumfang zusammengedrückt werden kann, und welches eine Form aufweist, so dass es in den Gehäusetopf 1 des Elektromotors eingeführt werden kann.

In den Fig. 4a bis 4c sind weitere Ausführungsvarianten eines Klemmrings in eingebautem Zustand in jeweiligen teilweisen Seitenansichten dargestellt. Bei der Ausführungsvariante der Fig. 4a ist der Klemmring 6 als eine einstückige Klemmbrille ausgebildet mit gerade geformten Klemmfingern 9. Nach einem Einsetzen des Lagers 3 und der Klemmbrille 6 kann der vorstehende Klemmabschnitt 8 am Gehäuseboden 2 verformt bzw. verstemmt werden. Hierdurch wird eine Art Hinterschnitt gebildet und die Klemmbrille 6 ist gegen ein Lösen gesichert.

Fig. 4b gibt eine diesbezügliche Variante wieder, in welcher eine Klemmbrille 6 mit einem Zackenring 12 kombiniert wird.

Letzterer weist gekrümmte, fingerartige, radiale Umfangsabschnitte auf, die unter Klemmung in den Klemmabschnitt 8 eingesetzt werden können. Der Klemmabschnitt 8 kann also gerade (ohne Hinterschnitt) vorgesehen sein und durch einfaches Durchdrücken bzw.- pressen von Material des Gehäusebodens 2 gebildet werden.

In Fig. 4c ist eine weitere Variante der Erfindung wiedergegeben. Im Unterschied zu den vorigen Varianten ist hier der Klemmring 6 einstückig mit einem Zackenring 12 ausgebildet, der S-förmig gebogene Klemmfinger 9 am Umfang aufweist, die in einen einfachen Vorsprung am Gehäuseboden 2 als Klemmabschnitt einsetzbar sind. Die Anzahl der erforderlichen Teile ist reduziert und eine aufwändige Bearbeitung des Gehäusebodens 2 zum Herstellen eines Hinterschnitts ebenso.

Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste 1 Gehäuse 2 Gehäuseboden 3 Lager (Gleitlager) 4 Lagersitz 5 Befestigungselement 6 Klemmring 7 Haltering (Stand der Technik) 8 Klemmabschnitt bzw. Hinterschnitt 9 Klemmfinger 10 Angriffsfläche Klemmwerkzeug 11 Halteabschnitt 12 Zackenring M Mittelachse Gehäuse Elektromotor A Gehäuselänge gemäß Stand der Technik x Zusatzlänge Lagersitz/-befestigung B Reduzierte Gehäuselänge gemäß der Erfindung