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Patent Searching and Data


Title:
ROTOR BODY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/036814
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a rotor body, especially for the rotor of the starter or the starter-generator of an internal combustion engine. Said rotor body is provided with a hub (4) that extends coaxially with respect to the axis of rotor rotation (A). The inventive rotor body comprises a rotation-symmetric base body (5) that forms the hub (4) and one or more blades (1, 2, 3) that all have the same thickness in the direction of the axis of rotor rotation.

Inventors:
WESSELS SIEGBERT (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/004010
Publication Date:
May 25, 2001
Filing Date:
November 10, 2000
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
WESSELS SIEGBERT (DE)
International Classes:
H02K1/30; F02N11/04; H02K1/26; H02K1/28; H02K7/00; H02K7/18; H02K15/02; (IPC1-7): F02N/
Foreign References:
DE19905538A12000-08-17
DE10006002A12000-12-07
EP0952335A11999-10-27
DE3301245A11984-07-19
Other References:
WIEDEMANN E ET AL: "DIE BAUELEMENTE ELEKTRISCHER MASCHINEN I DAS BLECHPAKET" , KONSTRUKTION ELEKTRISCHER MASCHINEN,DE,SPRINGER VERLAG, BERLIN, PAGE(S) 267-273 XP002003291 Seite 269, Zeile 13 - Zeile 28; Abbildungen 184,185
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Claims:
Patentansprüche
1. Rotorkörper, insbesondere für den Rotor des Starters oder des StarterGenerators einer Brennkraftmaschine, mit einer koaxial zur Rotordrehachse (A) verlaufenden Nabe (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorkörper aus einem ro tationssymmetrischen die Nabe (4) bildenden Grundkörper (5) und einer oder mehreren Lamellen (1,2,3) gebildet ist, die in Richtung der Rotordrehachse (A) jeweils eine durchgehend gleiche Stärke aufweisen.
2. Rotorkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen nicht rotationssymmetrischen Rotorkörper handelt.
3. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Lamel len (1, 2, 3) stanzpaketierte Lamellen oder einstückig her gestellte Lamellen sind.
4. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Lamellenbestandteile und/oder einzelne Lamellen und/oder der Grundkörper (5) durch Verbindungsmittel (8) verbunden sind.
5. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (8) durch Schrauben und/oder Stifte und/oder Bolzen und/oder Nieten gebildet sind.
6. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem durch eine oder mehrere Lamellen (1, 2, 3) gebildeten Außenumfangsbereich ein Bereich (6) zur Aufnahme der Rotorwicklung (7) vorge sehen ist.
7. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Lamellen (1, 2, 3) zumindest einen Verbindungsbereich (11, 14) bil den, der zur Verbindung des Rotorkörpers mit zumindest einem Kupplungselement vorgesehen ist.
8. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kupplungsele ment durch einen Kupplungszwischenflansch und/oder ein Kupplungselement durch eine Kupplungsdruckplatte (12) ge bildet ist.
9. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (8) zur Befestigung eines Armierungsringes (10) vorgesehen sind, der zumin dest Teile der Rotorwicklung (7) abdeckt.
10. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Armierungsring durch ein Tiefziehbzw. Umformteil gebildet ist.
11. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Außenumfang zylinderför mig ist, und daß zwei im wesentlichen ringförmige Lamel len (2, 3) vorgesehen sind, die jeweils einen Abschnitt des Ausßenumfangs bilden.
12. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Lamellen (2) mit dem Grundkörper verbunden ist.
13. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei im wesentlichen ringför mige Lamellen (1,2,3) vorgesehen sind, von denen jede ei nen Abschnitt des zylinderförmigen Rotorkörper Außenumfangsbereichs bildet, und daß nur die mittlere La melle (2) mit dem Grundkörper (5) verbunden ist.
14. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innengeometrie von zumin dest einer im wesentlichen ringförmigen Lamelle (1) eine als Impulsgeber dienende Verzahnung (13) bildet.
15. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Drehmo mentübertragung zwischen den Rotorkörperbestandteilen Paßfedern oder gleichwirkende Mittel vorgesehen sind.
16. Rotorkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (5) ein Dreh teil und/oder ein StanzZiehBiegeTeil und/oder ein stanzpaketiertes Teil ist.
Description:
Rotorkörper Die Erfindung betrifft einen Rotorkörper, insbesondere für den Rotor des Starters oder des Starter-Generators einer Brennkraftmaschine, mit den im Oberbegriff des An- spruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik Rotorkörper der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Derar- tige Rotorkörper können Bestandteil eines Elektromotors sein, der wiederum Bestandteil eines Starters bzw. eines Anlassers für den Motor einer Brennkraftmaschine sein kann.

Die zum Starten von Verbrennungsmotoren eingesetzten E- lektromotoren sind Gleich-, Wechsel-und Drehstrommoto- ren. Besonders als Startermotor geeignet ist der elektri- sche Gleichstrom-Reihenschlußmotor, da er das erforderli- che hohe Anfangsdrehmoment zur Überwindung der Andrehwi- derstände und zur Beschleunigung der Triebwerksmassen entwickelt.

Überwiegend wird das Drehmoment des Starters über ein Ritzel und einen Zahnkranz auf das Schwungrad an der Kur- belwelle des Verbrennungsmotors übertragen. In vereinzel- ten Fällen werden aber auch Keilriemen, Zahnriemen, Ket- ten oder die Direktübertragung auf die Kurbelwelle ge-

wählt. Der Ritzelstarter ist jedoch wegen der großen Ü- bersetzung zwischen Starterritzel und Zahnkranz der Mo- torschwungscheibe am besten für einen Startvorgang geeig- net, da er auf ein niedriges Drehmoment bei hohen Dreh- zahlen ausgelegt werden kann. Diese Auslegung ermöglicht es, die Abmessungen und das Gewicht des Starters klein zu halten.

Neben derartigen Startern sind auch sogenannte Starter- Generatoren bekannt, die als Starter für die Brennkraft- maschine, als Antriebsmotor des Fahrzeugs und als Licht- maschine einsetzbar sind.

Die Kopplung mit der Brennkraftmaschine und/oder einem Getriebe sowie die Anordnung solcher Starter-Generatoren kann sich aufgrund des erweiterten Verwendungszwecks von der einfacher Starter unterscheiden.

Allerdings weisen auch derartige Starter-Generatoren häu- fig einen gattungsgemäßen Rotorkörper auf.

Die Form der gattungsgemäßen Rotorkörper ist häufig kom- pliziert. Dies kann beispielsweise durch vorzusehende An- schraubstege bedingt sein, an denen ein Kupplungszwi- schenflansch befestigt werden kann. Diese komplizierte Form des Rotorkörpers hat den Nachteil, daß die Rotorkör- perherstellung sehr aufwendig ist, weil sie nur durch ei- ne Kombination von an ein und demselben Werkstück durch- geführten Dreh-und Fräs-bzw. Stanzverfahren möglich ist. Die Herstellung des Rotorkörpers ist daher zeit-und somit kostenintensiv, wobei die bei der Herstellung an- fallende Abfallmenge darüber hinaus groß ist.

Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Rotorkörper kann vergleichsweise einfach und damit kostengünstig hergestellt werden. Da- durch, daß der Rotorkörper aus einem rotationssymmetri- schen, die Nabe bildenden, Grundkörper und einer oder mehreren Lamellen gebildet ist, die in Richtung der Ro- tordrehachse jeweils eine durchgehend gleiche Stärke auf- weisen, können die einzelnen Bestandteile des Rotors zu- mindest überwiegend durch ein einziges Bearbeitungsver- fahren hergestellt werden, das sich für die jeweilige Form besonders eignet.

Der erfindungsgemäße Rotorkörperaufbau ist besonders vor- teilhaft, wenn es sich um einen nicht-rotations- symmetrischen Rotorkörper handelt, dessen Herstellung durch bekannte Bearbeitungsverfahren besonders aufwendig wäre.

Die Herstellung des die Nabe bildenden rotationssymmet- rischen Grundkörpers kann beispielsweise durch Drehen er- folgen.

Ebenso ist es jedoch denkbar, die Nabe als Stanz-Zieh- Biegeteil herzustellen, welches beispielsweise mit den Lamellen vernietet werden kann.

Der Begriff"rotationssymmetrisch"soll hier nicht streng mathematisch, sondern vielmehr im Hinblick auf das ange- wendete Bearbeitungsverfahren derart aufgefaßt werden, daß beispielsweise Bohrungen, die an einzelnen Stellen

eines durch Drehen hergestellten Grundkörpers vorgesehen sind, nicht zwingend symmetrisch sein müssen.

Die Lamellen können stanzpaketierte oder einstückig her- gestellte Lamellen sein. Der Einsatz von stanzpaketierten Lamellen, die aus mehreren deckungsgleichen durch Stanzen hergestellten Blechen gebildet sein können, ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung.

Auch der Grundkörper kann ggf. als stanzpaketiertes Teil vorliegen, so daS sich nach der Montage des Rotors insge- samt eine paketierte Baugruppe ergibt.

Zum Zusammensetzen des Rotorkörpers ist es erforderlich, daß die einzelnen Lamellen mit dem Grundkörper verbunden werden. Sofern eine oder mehrere der einzelnen Lamellen in Form von stanzpaketierten Lamellen vorliegen, können zunächst die einzelnen Lamellen durch geeignete Verbin- dungsmittel zusammengesetzt und anschließend mit dem Grundkörper verbunden werden. Ebenso ist es denkbar, daß sowohl die einzelnen Lamellenbestandteile als auch der Grundkörper durch gemeinsame Verbindungsmittel verbunden werden.

Diese Verbindungsmittel können beispielsweise durch Schrauben und/oder Stifte und/oder Bolzen und/oder Nieten gebildet sein.

Vorzugsweise ist der AuSenumfangsbereich des Rotorkörpers durch eine oder mehrere Lamellen gebildet. Die in der Re- gel am Außenumfangsbereich vorgesehene Rotorwicklung kann dann direkt auf der oder den Lamellen angeordnet sein.

Die Kraftübertragung vom Rotorkörper in die Kupplung er- folgt dann vorzugsweise direkt über eine oder mehrere La- mellen, so daß die Verbindung zwischen dem Grundkörper und den Lamellen nur einer geringeren Belastung ausge- setzt wird, als dies der Fall wäre, wenn die Kraftüber- tragung von den Lamellen in den Grundkörper und von dort in die Kupplung erfolgen würde.

Eine oder mehrere Lamellen bilden vorzugsweise zu Zwecken der genannten Kraftübertragung einen Verbindungsbereich, der zur Verbindung des Rotorkörpers mit zumindest einem Kupplungselement vorgesehen ist.

Ein Kupplungselement kann beispielsweise durch einen Kupplungszwischenflansch gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kupplungselement beispielsweise auch durch eine Kupplungsdruckplatte gebildet sein, wobei die spezielle Ausgestaltung der Kupplungselemente beispiels- weise vom Startertyp abhängig sein kann.

Zum Schutz der Rotorwicklung kann ein Armierungsring vor- gesehen sein. Dieser Armierungsring wird durch Befesti- gungsmittel mit dem Rotorkörper verbunden, wobei diese Befestigungsmittel entweder durch die zur Verbindung der Rotorbestandteile verwendeten Befestigungsmittel oder ge- trennt von diesen vorliegen können. Der Armierungsring selbst kann ein Tiefzieh-bzw. Umformteil sein.

Für den Fall, daß es sich um einen einen Käfigläufer dar- stellenden Kurzschlußrotor handelt, bildet der bei diesem Rotortyp eingesetzte Kurzschlußkäfig, der aus Stäben und

Kurzschlußringen oder einstückig gebildet sein kann, die Rotorwicklung.

Der Außenumfang des Rotorkörpers ist vorzugsweise zylin- derförmig, wobei beispielsweise zwei im wesentlichen ringförmige Lamellen jeweils einen Abschnitt dieses Au- ßenumfangs bilden können.

Zumindest eine der Lamellen ist vorzugsweise mit dem Grundkörper verbunden.

Wenn drei im wesentlichen ringförmige Lamellen vorgesehen sind, von denen jede einen Abschnitt des zylinderförmigen Rotorkörper-Außenumfangsbereichs bildet, ist vorzugsweise nur die mittlere Lamelle mit dem Grundkörper verbunden, wobei die Lamellen untereinander in diesem Fall durch Verbindungsmittel verbunden sind, die gleichzeitig zur Befestigung des genannten Armierungsringes dienen können.

Sofern eine als Impulsgeber dienende Verzahnung vorgese- hen ist, wird diese vorzugsweise durch die Innengeometrie von zumindest einer im wesentlichen ringförmigen Lamelle gebildet.

Je nach Ausführungsform können zur Unterstützung der Drehmomentübertragung zwischen den einzelnen Rotorkörper- bestandteilen PaSfedern oder gleichwirkende Mittel vorge- sehen sein, wobei deren Einsatz aus Kosten-und Gewichts- gründen nur dann erfolgen sollte, wenn die spezielle Aus- führungsform dies tatsächlich erforderlich macht.

Aus den Unteransprüchen ergeben sich die genannten und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen der erfin- dungsgemäße Rotorkörper eine nicht-rotationssymmetrische Form aufweist und zur Verwendung in einem Starter- Generator für eine Brennkraftmaschine vorgesehen ist, werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen nä- her erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine erste Schnittansicht eines bekannten nicht-rotationssymmetrischen Rotorkörpers ; Fig. 2 eine zweite Schnittansicht des Rotorkörpers nach Fig. 1 ; Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des bekannten Rotorkörpers nach Fig. 1 ; Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines be- kannten Rotors, der den bekannten Rotorkörper nach Fig. 1 umfaßt ; Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer ers- ten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ro- torkörpers, Fig. 6 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Rotorkörpers ;

Fig. 7 eine Lamelle, die Bestandteil des erfindungsge- mäßen Rotorkörpers nach Fig. 6 ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In den Figuren 1 bis 3 ist ein zum Stand der Technik ge- hörender, gattungsgemäßer, nicht-rotationssymmetrischer Rotorkörper dargestellt, der insgesamt mit 16 bezeichnet ist.

Insbesondere Fig. 3 ist problemlos zu entnehmen, daß ein derartiger Rotorkörper, dessen Unsymmetrie beispielsweise durch Anschraubstege 17 bedingt ist, einstückig nur als äußerst kompliziertes Dreh-Frästeil herstellbar ist, was hohe Kosten und eine große Abfallmenge bedingt.

In Fig. 4 ist ein bekannter Rotor dargestellt, der den Rotorkörper 16 gemäß den Figuren 1 bis 3 umfaßt. Bei die- sem bekannten Rotor wird das auf die Rotorwicklung bzw. den Kurzschlußkäfig 7 ausgeübte Drehmoment über Paßfedern 15 auf den Rotorkörper 16 übertragen. Von dem Rotorkörper 16 aus erfolgt die Kraftübertragung auf eine nicht darge- stellte Kupplungseinrichtung.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der vor- liegenden Erfindung besteht der Rotorkörper aus einem ro- tationssymmetrischen Grundkörper 5 und drei Lamellen 1, 2, 3. Aufgrund der Rotationssymmetrie des die Nabe 4 bil- denden Grundkörpers 5 kann dieser beispielsweise durch Drehen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Die nicht-rotationssymmetrischen Abschnitte des Rotorkörpers werden durch die Lamellen 1, 2,3 gebildet, die in Rich-

tung der Drehachse A durchgehend die gleiche Stärke auf- weisen.

Die drei verschiedenen Lamellen 1, 2, 3 sind mittels ei- nes Verbindungsstiftes 8 zu einem Paket zusammengefaßt.

Im Vergleich zu dem bekannten Rotorkörper nach den Figu- ren 1 bis 3 ermöglicht die erfindungsgemäße Bauform eine abfallärmere Produktion, da weniger Stanzabfall anfällt.

Weiterhin ermöglicht der erfindungsgemäße Rotorkörper ei- ne höher integrierte Bauform, da die beim Stand der Tech- nik eingesetzte Impulsgeberlamelle durch die Innengeomet- rie der Lamelle 1 gebildet wird, und zwar durch die Ver- zahnung 13.

Die Innenkontur der Lamelle 2 bildet die Aufnahmebohrung der Nabe 4, die durch den Grundkörper 5 gebildet wird.

Die Innenkontur der Lamelle 3 ersetzt die beim Stand der Technik gemäß den Figuren 1 bis 3 vorgesehenen Anschraub- stege 17, die mit hohem Material-und Zerspanungsaufwand gefertigt werden mußten.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist die Rotorwicklung 7 im durch die Lamellen 1, 2,3 gebildeten zylinderförmigen Außenumfangsbereich des Rotorkörpers an- geordnet. Durch diesen Aufbau kann die Kraftübertragung direkt von dem durch die Lamellen 1, 2,3 gebildeten Pa- ket in die Kupplung erfolgen. In Fig. 5 ist eine Kupp- lungsdruckplatte 12 angedeutet, während im Bereich 11 der Zwischenflansch der Kupplung angeschraubt werden kann.

Die beim Stand der Technik gemmas den Figuren 1 bis 3 zur Drehmomentübertragung erforderlichen Paßfedern 15 können bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform entfal- len, da der Abtrieb wie erwähnt nicht über den Grundkör- per 5 erfolgt.

Der in Fig. 5 dargestellte Armierungsring 10, der als Tiefzieh-bzw. Umformteil vorliegen kann, ist vorzugswei- se durch die Verbindungsstifte 8 mit befestigt, wobei auch andere Befestigungsarten wie beispielsweise Schrau- ben, Nieten oder Verstemmen denkbar sind.

In Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform darge- stellt, bei der der Rotorkörper durch einen Grundkörper 5 und zwei Lamellen 2, 3 gebildet ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Lamelle 3 über Verbin- dungsmittel 8 mit dem Grundkörper 5 verbunden, der auch hier die Nabe 4 bildet. Die Lamelle 2 umgibt den Grund- körper 5 koaxial, wobei die Stärke der Lamelle 2 an den zylinderförmigen Außenumfangsbereich des Grundkörpers 5 angepaßt ist. Auch. bei dieser Ausführungsform werden die Anschraubstege durch die Lamelle 3 gebildet.

Das auf die Rotorwicklung 7 ausgeübte Drehmoment kann bei dieser Ausführungsform beispielsweise über nicht darge- stellte Paßfedern auf den Grundkörper 5 übertragen wer- den. Die Kraftübertragung vom Grundkörper 5 kann dann ü- ber durch Bolzen gebildete Verbindungsmittel 8 auf die Lamelle 3 und von dort beispielsweise zur Kupplung er- folgen.

In Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung der Lamel- le 3 gezeigt, wobei sich die Bauform dieser Lamelle nicht von der Bauform der Lamelle 3 gemäß Fig. 5 zu unterschei- den braucht.

Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform können die einzelnen Lamellen 1, 2, 3 einstückig oder als Stanzpaket vorliegen, wobei die Stanzpaketierung als besonders kos- tengünstig erachtet wird.

Obwohl die Ausführungsbeispiele einen nicht-rotations- symmetrischen Rotorkörper betreffen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Rotorköper beschränkt.

Wie bereits erwähnt, ist es ebenfalls denkbar, daß der gesamte Rotorköper als paketierte Baugruppe vorliegt.