DE102010063514A1

DE102010063514A1 - Electric machine with fastening device for magnets

Info

Publication number: DE102010063514A1
Application number: DE102010063514A
Authority: DE
Inventors: Julius George Mannan; Andre Corvini
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-06-21
Also published as: EP2656483A2; JP2014500702A; CN103392287B; WO2012084511A3; WO2012084511A2; CN103392287A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine (10), insbesondere eine Startervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Gehäuse (28), in dem mindestens ein Magnet (31) und mindestens ein Flusseisen (200) umfasst, aufgenommen sind. Der mindestens eine Magnet (31) und das mindestens eine Flusseisen (200) sind durch eine ringförmige Positionierungseinrichtung (208) zumindest in radialer Richtung und in Umfangsrichtung im Gehäuse (28) gehalten.The invention relates to an electrical machine (10), in particular a starter device for an internal combustion engine, having a housing (28) in which at least one magnet (31) and at least one flux iron (200) are accommodated. The at least one magnet (31) and the at least one flux iron (200) are held in the housing (28) at least in the radial direction and in the circumferential direction by an annular positioning device (208).

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 101 48 652 A1 bezieht sich eine Gleichstrommaschine und ein Verfahren zum Befestigen von Magneten an einem Polgehäuse einer Gleichstrommaschine. Am Polgehäuse ist eine Magnethaltevorrichtung befestigt, an der die Magnete, bei denen sich insbesondere um Permanentmagnete handelt, gehalten sind. Die Magnethaltevorrichtung ist am Innenumfang des Polgehäuses befestigt und von einem ringförmigen Haltekäfig gebildet. Der Haltekäfig ist mit einem in axiale Richtung verlaufenden, durchgehenden Schlitz versehen und federelastisch, vorzugsweise einteilig ausgebildet. Der Haltekäfig wird aus einer Platine herausgearbeitet, vorzugsweise gestanzt und anschließend durch Rollen in seine Ringform gebracht. Der Haltekäfig gemäß DE 101 48 652 A1 wird kraftschlüssig im Polgehäuse der Gleichstrommaschine gehalten. Die Kraftschlussverbindung ist aufgrund von materialbedingten Rückstellkräften des in seine Ringform gerollten Haltekäfigs erzeugt, die gegebenenfalls durch Überdrücken des gerollten Haltekäfigs noch vergrößerbar sind. Der Haltekäfig weist Taschen zur Aufnahme jeweils eines Magneten auf. DE 101 48 652 A1 relates to a DC machine and a method for attaching magnets to a pole housing of a DC machine. On the pole housing, a magnet holding device is attached to which the magnets, which are in particular permanent magnets, are held. The magnet holding device is fixed to the inner periphery of the pole housing and formed by an annular holding cage. The holding cage is provided with an extending in the axial direction, continuous slot and resilient, preferably formed in one piece. The holding cage is worked out of a board, preferably punched and then brought by rolling into its ring shape. The holding cage according to DE 101 48 652 A1 is held non-positively in the pole housing of the DC machine. The frictional connection is generated due to material-related restoring forces of the rolled into its ring shape holding cage, which may be increased by overpressing the rolled holding cage. The holding cage has pockets for receiving a respective magnet.

Bei den aus dem Stande der Technik bekannten elektrischen Maschinen, tritt das Problem hoher Toleranzketten und damit einhergehender sich addierender Toleranzen auf. Werden zum Beispiel Magnete, insbesondere Permanentmagnete mit separaten Haltern bzw. Haltefedern an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses befestigt, speziell Flusseisen über Rasthaken bzw. in Vorsprüngen an der Innenumfangsfläche des Polgehäuses eingreifende Öffnungen der Magnethalter zur Aufnahme der Einzelmagnete mehrteilig ausgebildet, so tritt das Problem sich addierender Toleranzen auf. Sich addierende Toleranzen, zum Beispiel zwischen den Bürsten und den Magneten, die oftmals mit einem Umfangswinkelfehler in Bezug aufeinander eingebaut sind, bewirken, dass der Kommutierungswinkel nur unzureichend genau bzw. mit einer sehr hohen Toleranz eingehalten werden kann. Ungenauigkeiten hinsichtlich der Lage unter Beibehaltung des Kommutierungswinkels der elektrischen Maschine, vermindern jedoch zwangsläufig die Leistung der elektrischen Maschine. Wird der bisher mehrteilig ausgebildete Magnethalter dann über Einstanzungen oder über Einprägungen, die im Polgehäuse angebracht werden fixiert, so ist die Lagegenauigkeit der Magneten und der Bürsten durch die Genauigkeit dieser Einprägungen oder Einstanzungen definiert. Treten bei dem Einbringen der Einstanzungen in das Material des Polgehäuses Ungenauigkeiten auf, so tritt diese Toleranz zur ohnehin schon sehr langen Toleranzkette hinzu.In the electrical machines known from the prior art, the problem arises of high tolerance chains and the associated associated tolerances. If, for example, magnets, in particular permanent magnets with separate holders or retaining springs, are fastened to the inner circumferential surface of the pole housing, in particular flux iron via latching hooks or openings of the magnet holder engaging in projections on the inner peripheral surface of the pole housing for receiving the individual magnets, the problem is cumulative Tolerances on. Adding tolerances, for example between the brushes and the magnets, which are often incorporated with a circumferential angle error with respect to each other, cause the commutation angle can not be met with sufficient accuracy or with a very high tolerance. Inaccuracies in the position while maintaining the commutation angle of the electric machine, but inevitably reduce the performance of the electric machine. If the previously multi-part magnet holder is then fixed via stampings or indentations that are mounted in the pole housing, the positional accuracy of the magnets and the brushes is defined by the accuracy of these impressions or stampings. If inaccuracies occur during the introduction of the stampings into the material of the pole housing, this tolerance is added to the already very long tolerance chain.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, an einer elektrischen Maschine eine ringförmig ausgebildete Positionierungseinrichtung einzusetzen, welche sowohl die Magnete, insbesondere die eingesetzten Permanentmagnete, als auch die Flusseisen, sowohl in tangentialer Richtung als auch in radialer Richtung abstützt und die eine verbesserte Positionierung im Gegensatz zu bisher zur Positionierung der Magnete bzw. der Flusseisen eingesetzten Federn ermöglicht. Die ringförmig ausgeführte Positionierungseinrichtung verleiht insbesondere der Positionierung der Beibehaltung der ursprünglichen Montagepositionen von Magneten und Flusseisen dadurch eine bessere Stabilität, dass zwischen der ringförmig ausgeführten Positionierungsvorrichtung und dem Polgehäuse der elektrischen Maschine eine ankerförmige Fixierung ausgebildet ist. Diese, bevorzugt als Formschlussverbindung zwischen der ringförmigen Positionierungseinrichtung und dem Polgehäuse ausgebildete Befestigung, ist einerseits erschütterungsunempfindlich und andererseits auch temperaturunabhängig. Dies bedeutet, dass auch bei Belastungsspitzen der elektrischen Maschine, wie sie im Dauerbetrieb oder auch bei Kurzzeitbetrieb auftreten können, der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten eines beispielsweise aus Kunststoffmaterial gefertigten ringförmigen Positionierungseinrichtung und des in der Regel als metallisches Rohr gefertigten Polgehäuses die Güte der Befestigung nicht beeinträchtigen. Diese ist vielmehr so ausgelegt, dass durch die ringförmig ausgebildete Positionierungseinrichtung die Magnete wie auch die Flusseisen in tangentialer und radialer Richtung ihre ursprüngliche Montageposition beibehalten, so dass sich keine Leistungsverluste an der elektrischen Maschine, insbesondere einer Startervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, einstellen.According to the invention it is proposed to use on an electric machine an annular positioning device which supports both the magnets, in particular the permanent magnets used, as well as the river iron, both in the tangential direction and in the radial direction and the improved positioning in contrast to previously for positioning allows the magnets or the river iron springs inserted. The ring-shaped positioning device in particular gives the positioning of the maintenance of the original mounting positions of magnets and flux iron better stability characterized in that an anchor-shaped fixing is formed between the ring-shaped positioning device and the pole housing of the electric machine. This, preferably designed as a form-locking connection between the annular positioning device and the pole housing attachment is on the one hand vibration insensitive and on the other hand also independent of temperature. This means that even with load peaks of the electric machine, as they can occur in continuous operation or even in short-term operation, the different coefficients of thermal expansion of an example made of plastic material annular positioning device and the pole housing usually made as a metallic tube do not affect the quality of the attachment. Rather, it is designed in such a way that the magnets and the bar irons retain their original mounting position in the tangential and radial directions due to the annular positioning device, so that no power losses occur on the electric machine, in particular a starter device for an internal combustion engine of a motor vehicle.

Im Wesentlichen ist die beispielsweise als Kunststoffring ausgebildete ringförmige Positionierungseinrichtung derart ausgebildet, dass diese als Spritzgussteil aus Kunststoffmaterial gefertigt wird und welche sowohl axial als auch radial sowie tangential sich erstreckende Stützflächen aufweist. Diese Stützflächen halten die Magnete sowie die Flusseisen in der ursprünglichen Montageposition innerhalb des Polgehäuses.In essence, the ring-shaped positioning device designed, for example, as a plastic ring is designed in such a way that it is made of plastic material as an injection molded part and has support surfaces extending both axially and radially as well as tangentially. These support surfaces hold the magnets and the river iron in the original mounting position within the pole housing.

Bevorzugt wird die beispielsweise bevorzugt als Kunststoffring gefertigte ringförmig ausgebildete Positionierungseinrichtung durch Schnappverschlüsse im Polgehäuse befestigt, so dass sich unmittelbar mit der Montage derselben einerseits eine definierte Einbauposition der ringförmig ausgebildeten Positionierungseinrichtung ergibt und zwangsläufig durch diese durch unmittelbaren Kontakt sowohl mit dem Flusseisen als auch mit den Magneten, insbesondere den Permanentmagneten deren ursprüngliche Montageposition an der Innenmantelfläche des Polgehäuses der elektrischen Maschine definiert, dauerhaft beibehalten wird. Neben der Ausbildung der ringförmig ausgebildeten Befestigungsvorrichtung als Kunststoffbauteil, kann dieses auch als Hybridbauteil gefertigt werden, d. h. ein Bauteil der in diesem Falle mehrteilig ausgebildeten, ringförmigen Befestigungseinrichtung kann als Kunststoffbauteil, das andere beispielsweise aus metallischem Werkstoff gefertigt werden. So kann zum Beispiel im Wege des Spritzgießverfahrens um einen metallischen Ring Kunststoffmaterial spritzgegossen werden, wobei der metallische Ring dem als Hybridbauteil ausgebildeten ringförmigen Positionierungseinrichtung die notwendige mechanische Stabilität verleiht. An das Kunststoffmaterial lassen sich in vorteilhafter Weise einerseits die Verrastungen des als Hybridbauteil ausgebildeten ringförmigen Positionierungseinrichtung sowie die Stützflächen in axiale, radiale und tangentiale Richtung für die Magneten bzw. die Flusseisen ausbilden, während andererseits auch die Möglichkeit besteht, die erfindungsgemäß vorgeschlagene, ringförmig ausgebildete Positionierungseinrichtung nicht im Wege des Spritzgussverfahrens durch Umspritzen eines metallischen Ringes mit Kunststoffmaterial auszubilden, sondern zwei getrennte Bauteile bereitzustellen, d. h. einen Kunststoffring und einen metallischen Ring, die in einem separaten Montageschritt bei der Montage zusammengeführt werden. Bei dieser alternativen Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen ringförmigen Befestigungsvorrichtung, kann zum Beispiel eine federnd ausgebildete Verrastung zwischen dem Polgehäuse und dem metallischen Ring der zweiteilig ausgebildeten ringförmigen Positionierungseinrichtung geschaffen werden. Diese hat eine elastischeres Federverhalten, insbesondere bei auftretenden Erschütterungen, verglichen mit einer Verrastung, die zum Beispiel im Wege des Kunststoffspritzgussverfahrens um einen metallischen Ring herum ausgebildet wird.Preferably, for example, the ring-shaped positioning device preferably manufactured as a plastic ring is fastened by snap closures in the pole housing, so that immediately with the mounting of the same one hand results in a defined mounting position of the annular positioning device and inevitably by this by direct contact with both the river iron and the magnets , in particular the permanent magnet whose original mounting position defined on the inner circumferential surface of the pole housing of the electric machine, is permanently maintained. In addition to the formation of the ring-shaped fastening device as a plastic component, this can also be manufactured as a hybrid component, ie a component of the multi-part in this case, annular fastening device can be made as a plastic component, the other example of metallic material. For example, plastic material can be injection-molded around a metallic ring by means of the injection molding process, wherein the metallic ring imparts the necessary mechanical stability to the annular positioning device designed as a hybrid component. On the one hand, the latching of the annular positioning device designed as a hybrid component and the support surfaces in the axial, radial and tangential direction for the magnets or the river iron can be advantageously formed on the plastic material, while on the other hand it is possible to provide the ring-shaped positioning device proposed according to the invention not by way of injection molding process by molding a metallic ring with plastic material, but to provide two separate components, ie a plastic ring and a metallic ring, which are brought together in a separate assembly step during assembly. In this alternative embodiment of the inventively proposed annular fastening device, for example, a resiliently formed latching between the pole housing and the metallic ring of the two-part annular positioning device can be created. This has a more elastic spring behavior, especially when vibrations occur, compared with a locking, which is formed for example by way of the plastic injection molding process around a metallic ring.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben:With reference to the drawing, the invention will be described in more detail below:

1 zeigt einen Längsschnitt durch eine als Startervorrichtung ausgebildete elektrische Maschine, 1 shows a longitudinal section through an electric machine designed as a starter device,

1a eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsvariante zur Fixierung von Flusseisen und Magneten mittels Haltefedern, 1a a variant known from the prior art for the fixation of river iron and magnets by means of retaining springs,

1b eine ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsvariante zur Fixierung von Flusseisen und Magneten mittels zweier in das Innere des Polgehäuses eingeführter Halteringe, 1b a likewise known from the prior art embodiment for the fixation of river iron and magnets by means of two introduced into the interior of the pole housing retaining rings,

2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen ringförmigen Positionierungseinrichtung, 2 a perspective view of the inventively proposed annular positioning device,

3 eine perspektivische Seitenansicht der ringförmig ausgebildeten Positionierungseinrichtung gemäß 2, 3 a perspective side view of the annular positioning device according to 2 .

4 eine seitliche Draufsicht auf ein Hybridteil, bestehend aus metallischem Ring und umspritztem Kunststoffmaterial, 4 a side view of a hybrid part, consisting of metallic ring and molded plastic material,

5 eine alternative Ausführungsvariante der ringförmig ausgebildeten Positionierungseinrichtung aus metallischem Ring und Kunststoffring, 5 an alternative embodiment of the ring-shaped positioning device of metallic ring and plastic ring,

6 die gemäß 5 als separate Baukomponenten perspektivisch dargestellten Komponenten Metallring und Kunststoff im gefügten Zustand und 6 according to 5 as a separate component components in perspective components metal ring and plastic in the joined state and

7 eine seitliche Draufsicht auf den gemäß 6 aus Metallring und Kunststoffring ringförmige Positionierungseinrichtung. 7 a lateral plan view of the according to 6 of metal ring and plastic ring annular positioning device.

Ausführungsvariantenvariants

Der Darstellung gemäß 1 ist eine, insbesondere als Startervorrichtung ausgebildete elektrische Maschine im Längsschnitt zu entnehmen.The representation according to 1 is a, in particular designed as a starter device electrical machine to be seen in longitudinal section.

Die Startvorrichtung 10 gemäß 1 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16, der zum Beispiel als Relais oder Starterrelais ausgebildet sein kann, auf. Der Startermotor 13 und der elektrische Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es in den Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.The starting device 10 according to 1 For example, has a starter motor 13 and a Vorspuraktuator 16 , which may be formed, for example, as a relay or starter relay, on. The starter motor 13 and the electric Vorspuraktuator 16 are on a common drive end shield 19 attached. The starter motor 13 Functionally, it serves as a starter pin 22 drive it when it's in the sprocket 25 the internal combustion engine, not shown here is eingespurt.

Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28, dass an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und ein in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 13, ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derart elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 innerhalb des Polrohrs 28 einstellt. Eine zwischen dem elektrischen Antrieb und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61, versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 13 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sein können, so zum Beispiel Schrauben, beispielsweise zwei drei oder vier Stück, im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 seinerseits am Polrohr 28.The starter motor 13 has a pole tube as a housing 28 in that on its inner circumference pole shoes 31 carries, each from a field winding 34 are wrapped. The pole shoes 31 in turn surround an anchor 37 that made a slats 40 built anchor package 43 and one in grooves 46 arranged armature winding 49 having. The anchor package 43 is on a drive shaft 44 pressed. At the Andrehritzel 22 opposite end of the drive shaft 13 , is also a commutator 52 attached, among other things, from individual Kommutatorlamellen 55 is constructed. The commutator bars 55 are in known manner with the armature winding 49 so electrically connected, that when energizing the commutator bars 55 through carbon brushes 58 a rotary motion of the anchor 37 inside the pole tube 28 established. One between the electric drive and the starter motor 13 arranged power supply 61 , supplies both the carbon brushes 58 as well as the excitation winding 34 with electricity. The drive shaft 13 is commutator side with a shaft journal 64 in a plain bearing 67 supported, which in turn in a Kommutatorlagerdeckel 70 is held stationary. The commutator bearing cover 70 turn is by means of tie rods 73 that go beyond the circumference of the pole tube 28 distributed, such as screws, for example, two three or four pieces, in the drive end shield 19 attached. It supports the pole tube 28 at the drive end plate 19 off and the commutator bearing cover 70 in turn at the pole tube 28 ,

In Antriebsrichtung gesehen, schließt sich an den Anker 37 ein Sonnenrad 80 an, das Teil eines beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildeten Umlaufgetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die ihrerseits mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen innerhalb eines Hohlrades 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite hin schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derart topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98 als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 195 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohr 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Die Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 119 befestigt ist, abgestützt.Seen in the drive direction, closes to the anchor 37 a sun wheel 80 on, the part of an example designed as a planetary gear planetary gear 83 is. The sun wheel 80 is from several planet wheels 86 surrounded, usually three planet wheels 86 , which in turn use rolling bearings 89 on axle journal 92 are supported. The planet wheels 86 roll within a ring gear 95 off, in the pole tube 28 is stored outside. Towards the output side closes to the planetary gears 86 a planet carrier 98 in which the axle journals 92 are included. The planet carrier 98 will turn into an interim storage 101 and a slide bearing arranged therein 104 stored. The interim storage 101 is designed pot-shaped, that in this both the planet carrier 98 as well as the planet wheels 86 are included. Furthermore, in cup-shaped intermediate storage 101 the ring gear 195 arranged, which ultimately by a cover 107 opposite the anchor 37 closed is. Also the interim storage 101 supports with its outer circumference on the inside of the pole tube 28 from. The anchor 37 indicates that of the commutator 52 opposite end of the drive shaft 13 another shaft journal 110 on, who also in a plain bearing 113 is included. The plain bearing 113 in turn is in a central hole of the planet carrier 98 added. The planet carrier 98 is integral with the output shaft 116 connected. The output shaft 116 is with her from the interim storage 101 opposite end 119 in another camp 122 , which in the drive end shield 119 is fixed, supported.

Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer Wellen-Naben-Verbindung 128 ist. Die Wellen-Naben-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Falle das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Der Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 verbunden ist. Der Freilauf 137, bei dem es sich beispielsweise um ein Richtgesperre handeln kann, besteht des Weiteren aus einem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenringes 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innenring 140 und dem Außenring 132 eine Relativdrehung zwischen dem Außenring 132 und dem Innenring 140 in eine zweite Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine umlaufende Relativbewegung zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnugn 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34, können auch permanentmagnetisch erregte Pole eingesetzt werden, d. h. Permanentmagnete 31.The output shaft 116 is divided into different sections: So follows the section that is in the plain bearing 104 of the interim storage 101 is arranged, a section with a straight toothing 125 (Internal teeth), which are part of a shaft-hub connection 128 is. The shaft-hub connection 128 allows in this case the axially rectilinear sliding of a driver 131 , The driver 131 is a sleeve-like extension, which is integral with a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137 connected is. The freewheel 137 , which may be, for example, a Richtgesperre, further consists of an inner ring 140 that is radially inward of the outer ring 132 is arranged. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 are clamp bodies 138 arranged. The clamp body 138 prevent in cooperation with the inner ring 140 and the outer ring 132 a relative rotation between the outer ring 132 and the inner ring 140 in a second direction. In other words: the freewheel 137 allows a circumferential relative movement between the inner ring 140 and the outer ring 132 only in one direction. In this embodiment, the inner ring 140 integral with the starter pinion 22 and its helical teeth 143 (External helical teeth) executed. The starter pin 22 Alternatively, it can be designed as a straight-toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole shoes 31 with excitation winding 34 , permanent magnetically excited poles can also be used, ie permanent magnets 31 ,

Der elektrische Vorspuraktuator 16 bzw. ein linear beweglicher Anker 168 in diesem hat darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen im Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Der Hebel 190, der üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt ist, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten Zinken zwei Scheiben 193 bzw. 194 an ihrem Außenumfang, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand einer Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25, der in der Darstellung gemäß 1 nicht dargestellten Brennkraftmaschine einzuspuren.The electric Vorspuraktuator 16 or a linearly movable anchor 168 In addition, this also has the task of using a tension element 187 one in the drive end plate 19 rotatably arranged lever 190 to move. The lever 190 , which is usually designed as a fork lever, surrounds with two tines, not shown here, two discs 193 respectively. 194 on its outer circumference, around an entrained between these driver ring 197 to the freewheel 137 towards the resistance of a spring 200 to move and thereby the starter pinion 22 in the sprocket 25 , which in the representation according to 1 einzuspuren not shown internal combustion engine.

Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus detaillierter eingegangen. Der elektrische Vorspuraktuator 16 weist einen Bolzen 150 auf, der einen elektrischen Kontakt darstellt und im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an dem Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die in 1 nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Der Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Ein zweiter Bolzen 152 stellt einen Anschluss für den elektrischen Startermotor 13 dar, der über die Stromzufuhr 61 (dicke Litze) versorgt wird. Der Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 aus Stahl ab, welches mittels mehrerer Befestigungselemente 159, die beispielsweise als Schrauben ausgeführt werden können, am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In dem elektrischen Vorspuraktuator 16 ist eine Schubeinrichtung 160 zur Ausübung einer Zugkraft auf den Gabelhebel 190 sowie eine Schalteinrichtung 161 angeordnet. Die Schubeinrichtung 160 umfasst eine Wicklung 162 und die Schalteinrichtung 161 eine Wicklung 165. Die Wicklung 162 der Schubeinrichtung 160 und die Wicklung 165 der Schalteinrichtung 161 bewirken jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile durchströmt. Die Wellen-Naben-Verbindung 128 kann anstelle mit einer Geradverzahnung 125 auch mit einer Steilgewindeverzahnung ausgestattet sein. Es sind dabei die Kombinationen möglich, wonach a) das Andrehritzel 22 schräg verzahnt ausgeführt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Geradverzahnung 125 aufweist, oder b) das Andrehritzel 22 schräg verzahnt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist oder c) das Andrehritzel 22 geradverzahnt ausgeführt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist.Below, the Einspurmechanismus will be discussed in more detail. The electric Vorspuraktuator 16 has a bolt 150 on, which represents an electrical contact and in the case of being installed in the vehicle at the positive terminal of an electric starter battery, the 1 not shown, is connected. The bolt 150 is through a lid 153 passed. A second bolt 152 provides a connection for the electric starter motor 13 that's about the power supply 61 (thick wire) is supplied. The lid 153 closes a housing 156 made of steel, which by means of several fasteners 159 , which can be performed as screws, for example, on the drive end plate 19 is attached. In the electric Vorspuraktuator 16 is a push device 160 for exerting a tensile force on the fork lever 190 and a switching device 161 arranged. The pushing device 160 includes a winding 162 and the switching device 161 a winding 165 , The winding 162 the pushing device 160 and the winding 165 the switching device 161 each effect in the on state, an electromagnetic field, which flows through various components. The shaft-hub connection 128 can instead of a spur toothing 125 also be equipped with a steep thread toothing. There are the combinations possible, after which a) the starter pinion 22 is helical and the shaft-hub connection 128 a straight toothing 125 or b) the starting pinion 22 is helical and the shaft-hub connection 128 has a steep thread toothing or c) the starter pinion 22 is straight teeth and the shaft-hub connection 128 has a steep thread toothing.

1a ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Befestigungsmöglichkeit für Flusseisen und Magnete innerhalb eines Polgehäuses zu entnehmen. 1a is a known from the prior art mounting option for river iron and magnets within a pole housing refer.

Das in 1a dargestellte Gehäuse 28 stellt ein Polrohr der elektrischen Maschine 10 dar. An dessen Innenseite sind zum Beispiel Permanentmagnete 31 oder auch Polschuhe 31, die Erregerwicklungen 34 aufweisen, aufgenommen. Zwischen den einzelnen Magneten finden sich gemäß der Explosionsdarstellung in 1a Flusseisen 200, die sich im Wesentlichen in axiale Richtung erstreckenden Haltefedern 202, am Innenumfang des Gehäuses der elektrischen Maschine angeordnet sind. Bei diesem Gehäuse handelt es sich um das Polrohr 28 der elektrischen Maschine, die insbesondere als Startereinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist.This in 1a illustrated housing 28 represents a pole tube of the electric machine 10 On the inside are, for example, permanent magnets 31 or pole shoes 31 , the excitation windings 34 have been included. Between the individual magnets can be found in accordance with the exploded view in 1a river iron 200 , which are substantially in the axial direction extending retaining springs 202 , are arranged on the inner circumference of the housing of the electrical machine. This case is the pole tube 28 the electric machine, which is designed in particular as a starter device for an internal combustion engine.

1b zeigt eine andere Ausführungsvariante der Fixierung von Magneten bzw. Flusseisen am Gehäuse einer elektrischen Maschine. 1b shows another embodiment of the fixation of magnets or river iron on the housing of an electrical machine.

Der Explosionsdarstellung gemäß 1b ist zu entnehmen, dass in das Gehäuse 28 der elektrischen Maschine, d. h. das Polrohr die Magnete 31, die Stator der elektrischen Maschine darstellen, beispielsweise durch einen ersten Haltering 104 und einen zweiten Haltering 206 fixiert sind. Zwischen den einzelnen in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Permanentmagneten bzw. Polschuhen mit Erregerwicklung, vergleiche Position 31, sind stabförmig konfigurierte Flusseisen 200 eingebracht. Sowohl die Permanentmagnete bzw. Polschuhe mit Erregerwicklung als auch die Flusseisen 200, werden durch den ersten Haltering 204 und den zweiten Haltering 206 an der Innenumfangsfläche des Gehäuses der elektrischen Maschine fixiert.The exploded view according to 1b it can be seen that in the housing 28 the electric machine, ie the pole tube the magnets 31 , which represent stator of the electric machine, for example by a first retaining ring 104 and a second retaining ring 206 are fixed. Between the individual circumferentially spaced permanent magnets or pole shoes with exciter winding, see position 31 , are bar-shaped river iron 200 brought in. Both the permanent magnets or pole shoes with exciter winding and the river iron 200 , are made by the first retaining ring 204 and the second retaining ring 206 fixed to the inner peripheral surface of the housing of the electric machine.

Der Darstellung gemäß 2 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen ringförmigen Positionierungseinrichtung zu entnehmen.The representation according to 2 is a perspective view of the inventively proposed annular positioning device can be seen.

Eine in 2 perspektivisch dargestellte ringförmige Positionierungseinrichtung 208, kann einerseits, vergleiche die 2, 3 und 4, als Hybridbauteil beschaffen sein, bei welchem eine Kunststoffumspritzung 226 einen metallischen Einsatz 224 umgibt.An in 2 perspective shown annular positioning device 208 , on the one hand, can compare 2 . 3 and 4 , be designed as a hybrid component, in which a plastic extrusion 226 a metallic insert 224 surrounds.

In den 5, 6 und 7 ist eine Ausführungsvariante der ringförmigen Positionierungseinrichtung 208 zu entnehmen, die aus zwei separaten Bauteilen, nämlich einem Metallring 228 und einem Kunststoffring 230 gefertigt ist, die im montierten Zustand ein gefügtes Bauteil, die ringförmige Positionierungseinrichtung 208 darstellen.In the 5 . 6 and 7 is a variant of the annular positioning device 208 to be taken from two separate components, namely a metal ring 228 and a plastic ring 230 is manufactured, which in the assembled state a joined component, the annular positioning device 208 represent.

Aus der perspektivischen Ansicht gemäß 2 geht hervor, dass die hier als Hybridbauteil 222 gefertigte ringförmige Positionierungseinrichtung 208 eine axiale Abstützfläche 210 aufweist. Die axiale Abstützfläche 210 stellt einen umlaufenden Ring an, an dessen Innenseite die Magnete 31 des Stators der elektrischen Maschine 10 anliegen. Dadurch sind diese in Axialrichtung fixiert. Die einzelnen Segmente der axialen Abstützfläche 210 sind in Umfangsrichtung beispielsweise in einer 60°-Teilung, vergleiche Position 216, angeordnet, welche der Abmessung der Magnete 31 in Umfangsrichtung entspricht. Darüber hinaus umfasst die ringförmige Positionierungseinrichtung 208 gemäß der perspektivischen Darstellung in 2 sich in axialer Richtung erstreckende Axialvorsprünge 218. An diesen wiederum sind an der Innenseite, d. h. auf der den Magneten 31 zuweisenden Seite, tangentiale Abstützflächen 214 ausgebildet. Darüber hinaus umfasst die ringförmige Positionierungseinrichtung 208 gemäß der perspektivischen Darstellung in 2 eine umlaufende radiale Abstützfläche 212, welche die Magnete 31 in ihrer Einbaulage im Gehäuse 28 an dessen Innenumfang fixieren. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene ringförmige Positionierungseinrichtung 208 – hier ausgebildet als Hybridbauteil 222 – wird gewährleistet, dass die Magneten 31 sowohl axial als auch radial und darüber hinaus auch in tangentiale Richtung an der Innenumfangsfläche des Polrohrs 28 der elektrischen Maschine 10 fixiert sind. Darüber hinaus sind die Axialvorsprünge 218 mit einer Vertiefung 220 versehen. Die Vertiefung 220 ist etwa nutförmig ausgebildet und entspricht der Geometrie der Flusseisen 200, die zwischen den einzelnen Magneten 31 an der Innenumfangsfläche des Polrohrs 28 befestigt sind.From the perspective view according to 2 shows that the here as a hybrid component 222 manufactured annular positioning device 208 an axial support surface 210 having. The axial support surface 210 makes a circumferential ring, on the inside of the magnets 31 the stator of the electric machine 10 issue. As a result, they are fixed in the axial direction. The individual segments of the axial support surface 210 are in the circumferential direction, for example, in a 60 ° division, see position 216 , arranged which of the dimensions of the magnets 31 in the circumferential direction corresponds. In addition, the annular positioning device comprises 208 according to the perspective view in 2 axially extending axial projections 218 , These are in turn on the inside, ie on the magnet 31 assigning side, tangential support surfaces 214 educated. In addition, the annular positioning device comprises 208 according to the perspective view in 2 a circumferential radial support surface 212 which the magnets 31 in their installation position in the housing 28 fix on its inner circumference. By the inventively proposed annular positioning device 208 - designed here as a hybrid component 222 - ensures that the magnets 31 both axially and radially and beyond also in the tangential direction on the inner peripheral surface of the pole tube 28 the electric machine 10 are fixed. In addition, the axial projections 218 with a depression 220 Mistake. The depression 220 is approximately groove-shaped and corresponds to the geometry of the river iron 200 between the individual magnets 31 on the inner circumferential surface of the pole tube 28 are attached.

Der Darstellung gemäß 3 ist ebenfalls eine perspektivische Ansicht der in dieser Ausführungsvariante als Hybridbauteil gefertigten ringförmig ausgebildeten Positionierungseinrichtung zu entnehmen. Aus der perspektivischen Draufsicht gemäß 3 geht hervor, dass die einzelnen in 60°-Teilung angeordneten Axialvorsprünge 218 jeweils eine Vertiefung 220 zur Positionierung der Flusseisen 200 aufweisen. Mit Bezugszeichen 210 ist die axiale Abstützfläche bezeichnet, Bezugszeichen 212 bezeichnet die ununterbrochen an der Innenseite der ringförmigen Positionierungseinrichtung 208 ausgebildete radiale Abstützfläche 212 hin.The representation according to 3 is also a perspective view of the manufactured in this embodiment variant as a hybrid component annular positioning device can be seen. From the perspective top view according to 3 shows that the individual arranged in 60 ° division axial projections 218 one recess each 220 for positioning the river iron 200 exhibit. With reference number 210 is the axial support surface is designated, reference numeral 212 refers to the continuous on the inside of the annular positioning device 208 trained radial support surface 212 out.

4 zeigt einen Schnitt durch die ringförmige Positionierungseinrichtung. 4 shows a section through the annular positioning device.

Die in 4 im Schnitt dargestellte ringförmige Positionierungseinrichtung 208 ist als Hybridbauteil 222 ausgebildet, bei dem ein metallischer Einsatz 224, der der ringförmigen Positionierungseinrichtung 208 die notwendige mechanische Stabilität verleiht, von einer Kunststoffumspritzung 226 umschlossen ist. An der Kunststoffumspritzung 226 sind die Axialvorsprünge 218 in 60°-Teilung ausgeführt, entsprechend der Teilung, in welcher sowohl die Flusseisen 200 als auch die Magnete 31 an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 28 befestigt werden.In the 4 shown in section annular positioning device 208 is as a hybrid component 222 formed, in which a metallic insert 224 , the annular positioning device 208 which gives the necessary mechanical stability, of a plastic extrusion 226 is enclosed. At the plastic extrusion 226 are the axial projections 218 in 60 ° division, according to the division, in which both the river iron 200 as well as the magnets 31 on the inner peripheral surface of the housing 28 be attached.

Den 5, 6 und 7 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen ringförmigen Positionierungseinrichtung zu entnehmen.The 5 . 6 and 7 a variant of the present invention proposed annular positioning device can be seen.

Wie 5 zeigt, ist in diesem Falle die ringförmige Positionierungseinrichtung 208 aus zwei Komponenten gefertigt. Einerseits handelt es sich um einen Metallring 228, der mit einem Kunststoffring 230 gefügt wird. In der Explosionsdarstellung gemäß 5 ist der Metallring 228 dargestellt, der einerseits die axiale Vorsprünge 218 – ausgeführt in 60°-Teilung – umfasst, ferner an der Innenseite ausgebildete umlaufende radiale Abstützfläche 212 sowie die axiale Abstützfläche 210 für Permanentmagnete bzw. Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 des Stators der elektrischen Maschine.As 5 shows is in this case the annular positioning device 208 made of two components. On the one hand, it is a metal ring 228 that with a plastic ring 230 is added. In the exploded view according to 5 is the metal ring 228 represented, on the one hand, the axial projections 218 - Executed in 60 ° division - includes, further formed on the inside circumferential radial support surface 212 as well as the axial support surface 210 for permanent magnets or pole shoes 31 with excitation winding 34 the stator of the electric machine.

Mit dem Metallring 228 gemäß der Darstellung in 5, wird ein Kunststoffring 230 gefügt, der im Bereich der Axialvorsprünge 218 des Metallringes 228 die tangentialen Abstützflächen 214 zur Verhinderung einer Relativbewegung der Permanentmagnete an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 28 der elektrischen Maschine 10 aufweist.With the metal ring 228 as shown in 5 , becomes a plastic ring 230 joined in the area of the axial projections 218 of the metal ring 228 the tangential support surfaces 214 for preventing a relative movement of the permanent magnets on the inner peripheral surface of the housing 28 the electric machine 10 having.

6 zeigt den gefügten Zustand der beiden in 5 noch getrennten Bauteile Metallring 228 und Kunststoffring 230. 6 shows the joined state of the two in 5 still separate components metal ring 228 and plastic ring 230 ,

7 wiederum zeigt eine Schnittdarstellung durch die montierte, ringförmige Positionierungseinrichtung 208 gemäß der Darstellung in 6. Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass der Metallring 228 und der Kunststoffring 230 entlang von Anlagenflächen 234 aneinander anliegen. 7 again shows a sectional view through the assembled, annular positioning device 208 as shown in 6 , From the illustration according to 7 it turns out that the metal ring 228 and the plastic ring 230 along plant surfaces 234 abut each other.

Mit beiden Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen ringförmigen Positionierungseinrichtung 208 wird erreicht, dass an der Innenumfangsfläche des insbesondere als Polrohr 28 ausgebildeten Gehäuses der elektrischen Maschine 10 Permanentmagnete und Flusseisen 200 einerseits oder andererseits Polschuhe 31 der Erregerwicklungen 34 befestigt werden können, ohne dass diese im Betrieb der elektrischen Maschine die ursprüngliche Einbauposition verlassen, so dass gewährleistet ist, dass die Startleistung des Starters der elektrischen Maschine aufgrund von Relativbewegungen von Flusseisen 200 bzw. Permanentmagneten 31 abnimmt.With both embodiments of the inventively proposed annular positioning device 208 is achieved that on the inner peripheral surface of the particular as a pole tube 28 trained housing of the electric machine 10 Permanent magnets and river iron 200 on the one hand or on the other hand pole shoes 31 the excitation windings 34 can be fixed without these leave the original installation position during operation of the electric machine, so as to ensure that the starting power of the starter of the electric machine due to relative movements of river iron 200 or permanent magnets 31 decreases.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10148652 A1 [0001]

Claims

Electric machine ( 10 ), in particular starter device for an internal combustion engine with a housing ( 28 ), in which at least one magnet ( 31 ) and at least one river iron ( 200 ), characterized in that the at least one magnet ( 31 ) and the at least one river iron ( 200 ) by an annular positioning device ( 208 ) at least radially from the inside and in the circumferential direction in the housing ( 28 ) are held.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that the annular positioning device ( 208 ) as hybrid component ( 222 ) or as two separate components ( 228 . 230 ) joined component is executed.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the hybrid component ( 222 ) a metallic insert ( 224 ), of a plastic extrusion ( 226 ) is surrounded.

Electrical machine according to the preceding claim, characterized in that the annular positioning device ( 208 ) axial support surfaces ( 210 ), radial support surfaces ( 212 ) and tangential support surfaces ( 214 ) for positioning the at least one magnet ( 31 ) having.

Electrical machine according to the two preceding claims, characterized in that the annular positioning device ( 208 ) Wells ( 220 ) for positioning the at least one river iron ( 200 ) in the region of axial projections ( 218 ) having.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the annular positioning device ( 208 ) is performed as an assembled component, the metal ring ( 228 ) on the axial projections ( 218 ) are formed.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that on the metal ring ( 228 ) axial support surfaces ( 210 ), radial support surfaces ( 212 ) and tangential support surfaces ( 214 ) for the at least one magnet ( 31 ) are provided.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the axial projections ( 218 ) of the metal ring ( 228 ) Wells ( 220 ) for positioning the at least one river iron ( 200 ) exhibit.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the annular positioning device ( 208 ) in the housing ( 28 ), in particular in a pole tube is positively or non-positively attached.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the annular positioning device ( 208 ) Contact surfaces ( 210 . 212 . 214 ) for the axial, radial and tangential positioning of the at least one magnet ( 31 ).