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Die Erfindung betrifft einen Antrieb, aufweisend Elektromotor mit Motorgehäuse, Rotorwelle, Lüfterhaube, Adapter und Winkelsensor.
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Es ist allgemein bekannt, dass an einem Elektromotor ein Winkelsensor zur Erfassung der Winkelstellung der Rotorwelle vorsehbar ist und eine Bremse zum Abbremsen der Rotorwelle.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei von der Bremse eingeleitete Stöße vom Winkelsensor fernzuhalten sind.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb sind, dass der Antrieb einen Elektromotor mit Motorgehäuse, Rotorwelle, Lüfterhaube, Adapter und Winkelsensor aufweist,
wobei der Adapter einen Adapterflansch und eine relativ zu diesem drehbar gelagerte Adapterwelle aufweist,
wobei die Lüfterhaube mit dem Motorgehäuse verbunden ist,
wobei die Adapterwelle mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist,
wobei im Adapterflansch ein Wälzlager aufgenommen ist,
dessen Außenring axial zwischen zwei Federelementen, insbesondere Federscheiben, angeordnet ist und
dessen Innenring gegen den Bund einer Kunststoffbuchse angestellt ist, welche zwischen dem Innenring und der Adapterwelle angeordnet ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass von der Bremse an die Rotorwelle eingeleitete Stöße abgedämpft sind. Insbesondere in axialer Richtung sich ausbreitende Stöße werden von der Rotorwelle zwar an die Adapterwelle übertragen, aber von der Kunststoffbuchse zum Innenring des Lagers, insbesondere Schräglagers, hin abgedämpft. Da auch der Außenring in axialer Richtung elastisch gehalten ist, werden die Stöße nicht an den Winkelsensor, insbesondere nicht an dessen Drehmomentstütze abgeleitet. Auf diese Weise ist eine fehlerarme Erfassung der Winkelstellung der Rotorlage ausführbar.
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Außerdem wirkt die Kunststoffbuchse elektrisch isolierend und bewirkt eine Beabstandung zwischen der Adapterwelle und dem Innenring des Lagers. Auf diese Weise bewirkt die Kunststoffbuchse einen Widerstand gegen die Ausbreitung der von der elektromagnetisch betätigbaren Bremse her kommenden magnetischen Felder und auch der elektrischen Ströme. Auch somit ist der Winkelsensor gutgeschützt vor entsprechenden negativen Einwirkungen der Bremse.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Winkelsensor ein Gehäuse und einen relativ hierzu drehbar angeordneten Rotor auf, der mittels einer Kupplung mit der Adapterwelle verbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen bewirkbar ist. Vorzugsweise wird als Kupplung eine Klauenkupplung verwendet, so dass eine formschlüssige Drehmomentdurchleitung vorhanden ist und keine Winkelvorschübe verloren gehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kupplung eine Klauenkupplung oder eine Balgkupplung. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst sichere Weiterleitung der Drehstellung der Rotorwelle an den Rotor des Winkelsensors ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Adapterflansch an seinem Außenumfang unrund ausgeführt,
insbesondere so dass Laschenabschnitte eines Stützblechs elastisch gespannt sind, insbesondere vorgespannt sind, und auf den Adapterflansch drücken, so dass dieser drehfest verbunden ist mit dem Stützblech,
insbesondere wobei das Stützblech, insbesondere die Laschenabschnitte, zusätzlich schraubverbunden sind mit dem Adapterflansch. Von Vorteil ist dabei, dass schon allein durch das radial gerichtete Andrücken der Laschenabschnitte an die Unrundbereiche, insbesondere Abflachungen, des Adapterflansches eine Drehfeste Verbindung zwischen Stützblech und Adapterflansch bewirkbar ist. Dadurch, dass das Stützblech mit der Lüfterhaube schraubverbunden ist, ist auch wiederum eine drehfeste Verbindung mit der Lüfterhaube bewirkbar und diese Lüfterhaube mit dem Motorgehäuse drehfest verbunden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Adapterwelle mit der Rotorwelle mittels einer mittig zur Drehachse der Rotorwelle angeordneten Schraube schraubverbunden,
insbesondere wobei der Schraubenkopf der Schraube die Adapterwelle auf die Rotorwelle drückt und wobei die Schraube in eine Gewindebohrung der Rotorwelle eingeschraubt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Verbindung zwischen Rotorwelle und Adapterwelle bewirkbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Adapterwelle einen Zapfenabschnitt auf, mit welchem die Adapterwelle in eine in die Rotorwelle eingebrachte zylindrische oder kegelförmig ausgeführten Bohrung eingesteckt ist, insbesondere zur Zentrierung der Adapterwelle gegen die Rotorwelle,
insbesondere wobei die Schraube mittig durch den Zapfenabschnitt und die Bohrung durchgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Zentrierung ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kunststoffbuchse gegen eine Stufe der Adapterwelle angestellt. Die Federscheiben stützen den Außenring des Lagers vorteiligerweise axial gefedert und verhindern einen axialen Stoß auf den Adapterflansch, welcher mit dem Gebergehäuse schraubverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Schraubverbindungen zwischen Adapterflansch und Lüfterhaube eine axial gerichtete Vorspannung des Schräglagers bewirkbar ist, da die Rotorwelle mittels Lager im Motorgehäuse gelagert ist und beim Bewirken der Schraubverbindung der Adapterflansch zur Lüfterhaube und somit zum Motorgehäuse hin gezogen wird. Dabei wird dann der durch die Federscheiben axial elastisch angeordnete Außenring des Lagers in Richtung zur Lüfterhaube und somit zum Motorgehäuse gedrückt. Der Innenring des Lagers drückt somit gegen einen Bund der Kunststoffbuchse, welche somit gegen eine Stufe der Adapterwelle gedrückt wird. Die Rotorwelle ist mit der Adapterwelle schraubverbunden und kann im Wesentlichen als axial unverschieblich betrachtet werden, da sie über Lager im Motorgehäuse gelagert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Laschenabschnitte mit dem Adapterflansch mittels radial orientierter Schrauben schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine zusätzliche Verbindung ausgeführt ist und somit die Sicherheit erhöht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Stützblech, insbesondere der quadratförmige Rahmenbereich des Stützblechs, mittels axial orientierter Schrauben mit der Lüfterhaube schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine drehfeste Verbindung in einfacher Weise erreicht ist und bei der Montage zuerst die Adapterwelle mit der Rotorwelle verbindbar ist und somit der Winkelsensor. Erst im letzten Schritt ist die Lüfterhaube aufsetzbar und mit dem Motorgehäuse beziehungsweise Stützblech schraubverbindbar. Dabei werden die Einpressbolzen des Stützblechs durch Ausnehmungen der Lüfterhauben, insbesondere durch jeweilige Gitteröffnungen der Lüfterhaube, geschoben und danach Muttern auf die Einpressbolzen aufgeschraubt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Stützblech, insbesondere an den Eckbereichen quadratförmigen Rahmenbereichs des Stützblechs, Einpressbolzen eingepresst vorgesehen,
wobei der jeweilige Einpressbolzen jeweils durch eine Gitteröffnung des Lüfterhaubengitters der Lüfterhaube hindurchragt,
insbesondere wobei auf einen jeweiligen Außengewindebereich des jeweiligen Einpressbolzens eine Mutter aufgeschraubt ist, welche die Lüfterhaube gegen das Stützblech drückt.
insbesondere wobei die Einpressbolzen axial gerichtet sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine sichere drehfeste Verbindung in einfacher Weise herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lüfterhaube mit dem Motorgehäuse verbunden, insbesondere schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Verbindung bewirkbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Rotorwelle, die Adapterwelle und/oder der Adapterflansch aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile Befestigung erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Stützblech ein Stanz-Biegeteil, das aus Stahlblech gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Laschenabschnitte mit dem quadratförmigen Rahmenbereich des Stützblechs mittels verengter Biegebereiche verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Elastizität in axialer Richtung im Stützblech erreichbar ist. Dadurch dass die verengten Biegebereiche und somit die daran anhängenden Laschenabschnitte in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, insbesondere in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind und nur eine geringe radiale Wandstärke aufweisen, ist die Steifigkeit in Umfangsrichtung sehr hoch und somit eine gute Drehmomentabstützung erreichbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt die Lüfterhaube einen drehfest mit der Rotorwelle verbundenen Lüfter zumindest teilweise. Von Vorteil ist dabei, dass eine erhöhte Sicherheit erreichbar ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist eine Schrägansicht auf einen mit einem Adapterflansch 1 verbundenen Winkelsensor 2 dargestellt, wobei der Adapterflansch 1 Abflachungen aufweist, an welche Laschenabschnitte 5 eines Stützblech 3 elastisch angedrückt sind.
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In der 2 ist ein zugehöriger Querschnitt gezeigt, wobei eine Lüfterhaube 20 schraubverbunden ist mit dem Stützblech 3 und eine im Adapterflansch 1 drehbar gelagerte Adapterwelle 22 drehfest verbunden ist mit einer Rotorwelle 26 eines Elektromotors, an dessen Motorgehäuse die Lüfterhaube 20 befestigt ist.
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In der 3 ist eine zugehörige Draufsicht gezeigt.
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In der 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt der 2 gezeigt.
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Wie in den Figuren gezeigt, ist die im Motorgehäuse drehbar gelagerte Rotorwelle 26 mittels einer axial gerichteten Schraube 4 schraubverbunden mit der Adapterwelle 22. Dabei ist die Schraube 4 axial durchgehend durch die Adapterwelle 22 angeordnet und mit ihrem Gewindeabschnitt in eine Gewindebohrung eingeschraubt, welche mittig in der Rotorwelle 26 angeordnet ist. Der Schraubenkopf der Schraube 4 drückt dabei die Adapterwelle 22 gegen die Rotorwelle 26.
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Die Adapterwelle 22 ist mittels eines Wälzlagers 23, das vorzugsweise als Schräglager ausgeführt ist, im Adapterflansch 1 drehbar gelagert.
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Der Winkelsensor ist mit seinem stationären Teil, insbesondere Gehäuseteil, drehfest mit dem Adapterflansch 1 verbunden. Der Rotor, also das drehbare Teil, des Winkelsensors ist mittels einer Kupplung 24 mit der Adapterwelle 22 verbunden, insbesondere auf der von der Rotorwelle 26 abgewandten Seite des Adapterflansches 1.
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Axial vor und hinter dem Wälzlager 23 ist im 1 Adapterflansch jeweils ein Wellendichtring aufgenommen, der jeweils auf der Adapterwelle 22 läuft.
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Die Lüfterhaube 20 ist verbunden, insbesondere schraubverbunden, mit dem Motorgehäuse des Elektromotors. Auf der vom Motor abgewandten Seite der Lüfterhaube 20 weist diese Gitteröffnungen auf. Somit ist es ermöglicht, dass durch die Gitteröffnungen der Lüfterhaube 20 ein vom mit der Rotorwelle 26 drehfest verbundener Lüfter geförderter Luftstrom in axialer Richtung hindurchtritt.
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Der Adapterflansch 1 weist an seinem Umfang zumindest zwei Abflachungen auf, insbesondere ist er also unrund ausgeführt. Somit sind die Laschenabschnitte 5 des Stützblechs 3 elastisch vorgespannt und dabei an die Abflachungen angedrückt. Somit ist das Stützblech 3 drehfest verbunden mit dem Adapterflansch 1.
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Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist das Stützblech 3 mittels radial gerichteter Schrauben 6 angeschraubt an den Adapterflansch 1.
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Das Stützblech 3 weist dabei einen quadratischen Rahmenabschnitt auf, wobei die Normale der das Quadrat umfassenden Ebene parallel zur Rotorwellenachse gerichtet ist.
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An einer jeweiligen Seite des Quadrats ist der jeweilige Laschenabschnitt 5 abgewinkelt angeordnet. Dabei ist ein Biegewinkel von bevorzugt 90° ausgeführt, so dass die Laschenabschnitte 5 im Wesentlichen tangential zur Adapterwelle 1 ausgerichtet sind.
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An den Eckbereichen des quadratischen Rahmenabschnitts des Stützblechs 3 sind Einpressbolzen 25 eingepresst vorgesehen. Dabei sind die Einpressbolzen 25 axial gerichtet angeordnet und formschlüssig eingepresst verbunden mit dem Stützteil 3.
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Die Einpressbolzen sind durch Gitteröffnungen der Lüfterhaube 20 hindurchgeführt. Mit dem jeweiligen Gewindebereich der Einpressbolzen 25 ist jeweils eine Mutter 7 schraubverbunden, welche die Lüfterhaube 20 an das Stützblech 3 andrückt.
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Die radial gerichteten Schrauben 6 sind durch axial gerichtete Langlöcher des Stützblechs 3 hindurchgeführt. Somit ist ein axialer Ausgleich ermöglicht. Insbesondere ist die Lüfterhaube aus Blech ausgeführt und somit ist die axiale Position des Stützblechs 3 und des Lüftungsgitters der Lüfterhaube 20 axial nicht exakt festlegbar. Mittels der Langlöcher ist aber das Stützblech in verschiedenen axialen Positionen schraubverbindbar mit dem Adapterflansch 1.
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Der quadratische Rahmenabschnitt des Stützblechs 3 ist also auf der motorseitigen Seite der Lüfterhaube 20 angeordnet. Der Laschenabschnitt 5 hingegen ist im Wesentlichen auf der vom Motor abgewandten Seite der Lüfterhaube 20 angeordnet.
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Der Innenring des Wälzlagers 23 ist in einer Buchse 21 aufgenommen, Diese Buchse weist einen Bundabschnitt auf, so dass der Innenring gegen diesen Bund angestellt ist. Die Buchse 21 ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, das weicher ist als das Material des Innenrings und das Material der Adapterwelle 22.
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Die Buchse 21 wiederum ist angestellt gegen einen an der Adapterwelle 22 ausgeformten und/oder ausgebildeten Absatz.
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Somit ist die Buchse 21 zwischen Adapterwelle 22 und Innenring zwischengeordnet. Die Buchse 21 isoliert somit den Innenring von der Adapterwelle 22.
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Der Außenring des Wälzlagers 23 ist axial zwischen zwei Federscheiben 41 angeordnet. Dabei drückt eine erste der Federscheiben 41 auf eine axiale Stirnseite des Wälzlagers 23 und stützt sich gegen einen am Adapterflansch 1 ausgebildeten Absatz ab. Die Federscheibe überdeckt dabei einen Radialabstandsbereich, welcher mit dem von dem Außenring überdeckten Radialabstandsbereich überlappt und radial außerhalb des vom Innenring überdeckten Radialabstandsbereichs angeordnet ist.
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In Umfangsrichtung weist die Federscheibe 41 verschiedene axiale Positionen auf, die vorzugsweise in sinusförmiger Abhängigkeit stehen. Somit ist die Federscheibe 41 in Umfangsrichtung axial schlängelnd angeordnet.
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Auf der anderen Seite des Außenrings ist eine zweite Federscheibe 41 angeordnet, die wiederum auf die andere axiale Stirnseite des Außenrings drückt und sich dabei abstützt an dem Sicherungsring 40, der in einer umlaufenden Nut des Adapterflansches aufgenommen ist, insbesondere eingeschnappt ist.
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Der vom Sicherungsring 40 überdeckte Radialabstandsbereich überlappt wiederum mit dem von der zweiten Federscheibe 41 überdeckten Radialabstandsbereich. Außerdem ist der vom Sicherungsring 40 überdeckte Radialabstandsbereich wiederum radial außerhalb des vom Innenring überdeckten Radialabstandsbereichs.
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Somit ist der Außenring in axialer Richtung verschiebbar angeordnet und wird von den beiden elastisch vorgespannten Federscheiben axial gehalten.
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Auf diese Weise ist ein Abdämpfen von axial eingekoppelten Stößen erreicht. Denn beispielsweise beim Lüften oder Einfallen einer am Motor angeordneten Bremse wird ein Stoß über die Rotorwelle 26 eingeleitet. Mittels der aus weichem Material, wie beispielsweise Kunststoff, wird dieser Stoß zum Innenring des Wälzlagers 23 hin abgedämpft.
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Ebenso werden von einem Elektromagneten der Bremse in die aus Stahl gefertigte Rotorwelle 26 eingeleitete Magnetfelder an ihrer Ausbreitung zum Wälzlager 23 hin gehindert. Denn das Material der Buchse 21 ist vorzugsweise diamagnetisch. Schädliche elektrische Ströme oder Magnetisierungen von metallischen Teilen des Wälzlagers werden somit vermieden.
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Einerseits stabilisiert der quadratische Rahmen des Stützblechs 3 durch die Schraubverbindung mit der Lüfterhaube 20 diese Lüfterhaube in Umfangsrichtung und radialer Richtung, andererseits ist durch die dünnwandige Ausführung der Lüfterhaube 20 in axialer Richtung eine Stoßdämpfung realisiert.
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Somit ist die Drehmomentstütze des Winkelsensors 2 in Umfangsrichtung härter als in axialer Richtung ausgeführt. Dabei ist zur Drehmomentabstützung das Gehäuse des Winkelsensors 2 mit dem Adapterflansch 1 verbunden und dieses über das Stützblech 3 mit der Lüfterhaube 20, die wiederum mit dem Motorgehäuse verbunden ist.
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Auf der vom Außenring des Wälzlagers 23 axial abgewandten Seite des Sicherungsrings 40 ist der erste Wellendichtring angeordnet und auf der vom Außenring des Wälzlagers 23 axial abgewandten Seite der ersten Federscheibe 41 ist der zweite Wellendichtring angeordnet.
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Der Außenring des Wälzlagers 23 berührt den Adapterflansch 1 und ist somit mit diesem elektrisch verbunden.
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Der Adapterflansch 1, die Rotorwelle 26 und die Adapterwelle 22 sind aus Metall oder aus Kunststoff ausgeführt, vorzugsweise Stahl oder Aluminium.
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Die Adapterwelle 22 weist einen zapfenartigen Fortsatz auf, welcher in eine mittig an der Rotorwelle 26 angeordnete Bohrung eingefügt ist, die somit als Zentrieraufnahme wirksam ist. Die Schraube 4 geht auch durch diesen zapfenartigen Fortsatz mittig hindurch und ist selbst wiederum mittig mit der Rotorwelle 26 schraubverbunden.
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Vorzugsweise ist die Schraubverbindung zwischen Schraube 4 und Rotorwelle 26 selbsthemmend ausgeführt.
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Die Kupplung 24 ist vorzugsweise als Klauenkupplung ausgeführt, wobei in Umfangsrichtung zwischen den Klauen ein sternförmiger Dämpfungskörper anordenbar ist, insbesondere dessen Strahlenbereiche ballig ausgeführt sind. Der Dämpfungskörper ist vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgeführt. Alternativ ist die Kupplung 24 auch als Balgkupplung ausführbar.
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Der Bundbereich der Buchse 21 weist größere Radialabstände auf als der restliche Beriech der Buchse 21.
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Die Laschenabschnitte 5, also Bereiche des Stützblechs 3, sind mittels verengter Biegebereiche mit dem quadratförmigen Rahmenbereich des Stützblechs 3 verbunden. Auf diese Weise ist eine verbesserte Stoßdämpfung erreichbar.
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Das Wälzlager 23 ist vorzugsweise als Schrägkugellager ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Adapterflansch
- 2
- Winkelsensor
- 3
- Stützblech, insbesondere Drehmomentstütze
- 4
- Schraube
- 5
- Laschenabschnitt
- 6
- Schraube
- 7
- Mutter
- 20
- Lüfterhaube, insbesondere aus Blech
- 21
- Buchse
- 22
- Adapterwelle, insbesondere aus Stahl
- 23
- Wälzlager, insbesondere Schräglager
- 24
- Kupplung
- 25
- Einpressbolzen
- 26
- Rotorwelle
- 40
- Sicherungsring
- 41
- Federscheibe