DE19710470A1 - Antriebsschneckeneinheit sowie die Einheit verwendender Elektromotor - Google Patents
Antriebsschneckeneinheit sowie die Einheit verwendender ElektromotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsschnecken
einheit, bei welcher eine hin- und herbewegbare Welle ent
sprechend einer Rotorrotation hin- und herbewegt wird, sowie
ein Verfahren zum Herstellen der Antriebsschneckeneinheit.
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Elek
tromotor, welcher die Antriebsschneckeneinheit verwendet.
Bei einer bekannten Antriebsschneckeneinheit wird eine hin- und
herbewegbare Welle linear durch die Rotation eines Dreh
moment aufnehmenden Rotors hin- und herbewegt. Bei der An
triebsschneckeneinheit, welche in Elektromotoren, wie bei
spielsweise in JP-U 4-108367, verwendet wird, ist der einen
Innengewindeabschnitt aufweisende Rotor in einer in einem
Motorgehäuse angeordneten Statorwicklung drehbar gestützt.
Demgegenüber ist die hin- und herbewegbare Welle mit einem
in den Innengewindeabschnitt eingreifenden Außengewinde
abschnitt innerhalb des Rotors angeordnet und erstreckt sich
axial entlang dem Rotor.
Wenn die Statorwicklung durch ein zugeführtes Treiber
impuls-Steuersignal gesteuert bzw. geregelt wird, wird der Rotor in
die eine Richtung zum Vorwärtsbewegen eines Endes der hin- und
herbewegbaren Welle oder in die andere Richtung zum Vor
wärtsbewegen des anderen Endes der hin- und herbewegbaren
Welle zur Positionierung gedreht. Wenn der Rotor aus einem
nicht-metallischem Material, wie etwa Kunststoff, und die
hin- und herbewegbare Welle aus einem metallischen Material,
wie etwa Stahl, besteht, muß zum Beibehalten der hochpräzi
sen Positionierung der hin- und herbewegbaren Welle die me
chanische Festigkeit des Innengewindeabschnitts des Rotors
in geeignetem Maße bewahrt werden, sowie die Eingriffsge
nauigkeit des Innengewindeabschnitts des Rotors in den
Außengewindeabschnitt der hin- und herbewegbaren Welle in
geeigneter Form bestimmt werden.
Aufgrund der Tatsache, daß sich der aus Kunststoff beste
hende Innengewindeabschnitt des Rotors entsprechend den
Kunststoff-Charakteristika bzw. Eigenschaften während des
Abkühlens nach dem Formgebungsvorgang zusammenziehen kann,
sollte der Innendurchmesser des Innengewindeabschnitts mit
einem geeigneten Spiel unter Berücksichtigung der Abmessung
und des Kontraktionskoeffizienten des Außengewindeabschnitts
vorgegeben werden, welche die Basis für die Ausgestaltung
bilden.
Zudem wird bei der Herstellung des Rotors die hin- und her
bewegbare Welle durch eine eingefügte Welle mit einer
Schraube mit Außengewinde im Hinblick auf die Massenproduk
tion ersetzt, wobei in ausreichendem Maße der Verschleiß der
eingefügten Welle Berücksichtigung finden muß.
Wie oben beschrieben, wird die Abmessung des Innengewindeab
schnitts des Rotors unter Berücksichtigung der Streuung des
Kontraktionskoeffizienten des Rotors, des Verschleißes der
eingefügte Welle, etc. bestimmt, so daß das Eingriffsspiel
zwischen dem Innengewindeabschnitt des Rotors und dem Außen
gewindeabschnitt der hin- und herbewegbaren Welle vergrößert
und gleichzeitig das Beibehalten der hohen Eingriffsgenauig
keit erschwert wird. Hierdurch ist eine gleichmäßige Hin- und
Herbewegung und das Erzielen einer präzisen Förderpo
sition der hin- und herbewegbaren Welle unmöglich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebs
schneckeneinheit zu schaffen, bei welcher eine hin- und her
bewegbare Welle entsprechend einer Rotorrotation hin- und
herbewegt wird, sowie ein präziser Eingriff der hin- und
herbewegbaren Welle in den Rotor beibehalten werden kann.
Zudem zielt die vorliegende Erfindung aufeinen die An
triebsschneckeneinheit verwendenden Elektromotor ab.
Die Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des
Anspruchs 1, 11, 22 oder 24 gelöst; die Unteransprüche haben bevorzug
te Ausgestaltungsformen der Erfindung zum Inhalt.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
eine Antriebsschneckeneinheit geschaffen, mit:
einem Rotor mit Innengewindeabschnitt; und
einer innerhalb des Rotors angeordneten hin- und herbewegba ren Welle, welche in Axialrichtung des Rotors entsprechend dessen Rotation vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle einen Außengewindeabschnitt mit einem ersten in den Innengewindeabschnitt des Rotors eingreifenden Bereich und einem zweiten hiervon gelösten Bereich aufweist.
einem Rotor mit Innengewindeabschnitt; und
einer innerhalb des Rotors angeordneten hin- und herbewegba ren Welle, welche in Axialrichtung des Rotors entsprechend dessen Rotation vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle einen Außengewindeabschnitt mit einem ersten in den Innengewindeabschnitt des Rotors eingreifenden Bereich und einem zweiten hiervon gelösten Bereich aufweist.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfin
dung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Antriebsschnec
keneinheit geschaffen, mit den Schritten:
Anordnen einer hin- und herbewegbaren Welle in einer Form, so daß deren Außengewindeabschnitt eine der Rotorachse entsprechende Achse aufweist;
Einspritzen eines geschmolzenen Materials in die Form; und
Abkühlen des geschmolzenen Materials, wodurch der Rotor mit Innengewindeabschnitt erzeugt wird.
Anordnen einer hin- und herbewegbaren Welle in einer Form, so daß deren Außengewindeabschnitt eine der Rotorachse entsprechende Achse aufweist;
Einspritzen eines geschmolzenen Materials in die Form; und
Abkühlen des geschmolzenen Materials, wodurch der Rotor mit Innengewindeabschnitt erzeugt wird.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfin
dung wird in einem Elektromotor geschaffen:
ein Rotor mit einem Innengewindeabschnitt;
eine in dem Rotor angeordnete hin- und herbewegbare Welle, welche in Axialrichtung des Rotors entsprechend dessen Rota tion vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle einen Außengewindeabschnitt mit einem ersten in den Innengewindeabschnitt des Rotors eingreifenden Bereich und einen zweiten hiervon gelösten Bereich aufweist;
ein Gehäuse mit Lagern, um Enden des Rotors drehbar zu stützen, und mit Magneten, welche am Innenumfang des Ge häuses angeordnet sind; und
ein Rotorkern, welcher am Außenumfang des Rotors, dem Mag neten zugewandt, angeordnet ist, wobei der Rotorkern durch eine Spule umwickelt ist.
ein Rotor mit einem Innengewindeabschnitt;
eine in dem Rotor angeordnete hin- und herbewegbare Welle, welche in Axialrichtung des Rotors entsprechend dessen Rota tion vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle einen Außengewindeabschnitt mit einem ersten in den Innengewindeabschnitt des Rotors eingreifenden Bereich und einen zweiten hiervon gelösten Bereich aufweist;
ein Gehäuse mit Lagern, um Enden des Rotors drehbar zu stützen, und mit Magneten, welche am Innenumfang des Ge häuses angeordnet sind; und
ein Rotorkern, welcher am Außenumfang des Rotors, dem Mag neten zugewandt, angeordnet ist, wobei der Rotorkern durch eine Spule umwickelt ist.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfin
dung wird in einem Elektromotor geschaffen:
ein Rotor mit einem Schaft;
ein Gehäuse mit Lagern zum drehbaren Stützen des Rotorschaf tes sowie mit Magneten, welche am Innenumfang des Gehäuses angeordnet sind; und
ein Rotorkern, welcher am Außenumfang des Motors, dem Magne ten zugewandt, angeordnet ist sowie der Rotorkern mit einer Spule umwickelt ist;
wobei der Rotorschaft und der Rotorkern ineinander integ riert sind.
ein Rotor mit einem Schaft;
ein Gehäuse mit Lagern zum drehbaren Stützen des Rotorschaf tes sowie mit Magneten, welche am Innenumfang des Gehäuses angeordnet sind; und
ein Rotorkern, welcher am Außenumfang des Motors, dem Magne ten zugewandt, angeordnet ist sowie der Rotorkern mit einer Spule umwickelt ist;
wobei der Rotorschaft und der Rotorkern ineinander integ riert sind.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener er
findungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der
beigefügten Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt der hin- und herbewegbaren Welle;
Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines Steuer- bzw.
Regelventils für die Abgasrückführung mit einem Aus
strömkanal;
Fig. 3 eine seitliche Teilschnittansicht des Steuer- bzw.
Regelventils für die Abgasrückführung;
Fig. 4 eine Teilschnittvorderansicht der hin- und herbeweg
baren Welle;
Fig. 5 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht eines Rotors und eines
Kotorkerns;
Fig. 6 eine Fig. 4 ähnliche Ansicht des Rotors und des
Rotorkerns;
Fig. 7 eine Fig. 6 ähnliche Ansicht des Rotors und des
Rotorkerns mit Spule;
Fig. 8 eine Fig. 5 ähnliche Ansicht eines zweiten Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Fig. 8 ähnliche Ansicht, welche die Ausbildung
des Innengewindeabschnitt des Rotors erläutert;
Fig. 10A eine Fig. 9 ähnliche Ansicht eines dritten Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10B eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels eines
Außengewindeabschnitts in einem Bereich TG von Fig.
10A;
Fig. 10C eine Fig. 10B ähnliche Ansicht eines weiteren
Beispiels eines Außengewindeabschnitts im Bereich TG
von Fig. 10A;
Fig. 11 eine Fig. 10C ähnliche Ansicht eines Steuer- bzw.
Regelventils für die Abgasrückführung mit einem Aus
strömkanal;
Fig. 12 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht des Steuer- bzw. Regel
ventils für die Abgasrückführung;
Fig. 13 eine Fig. 11 ähnliche Ansicht eines Rotors und eines
Rotorkerns;
Fig. 14 eine Fig. 7 ähnliche Ansicht des Rotors und des
Rotorkerns;
Fig. 15 eine Fig. 14 ähnliche Ansicht des Kotors und des
Kotorkerns mit Spule;
Fig. 16 eine Fig. 13 ähnliche Ansicht eines vierten Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 eine Fig. 16 ähnliche Ansicht eines Steuer- bzw.
Regelventils für die Abgasrückführung mit Ausström
kanal;
Fig. 18 eine Fig. 12 ähnliche Ansicht des Steuer- bzw.
Regelventils für die Abgasrückführung;
Fig. 19 eine Fig. 15 ähnliche Ansicht der hin- und herbeweg
baren Welle;
Fig. 20 eine Fig. 17 ähnliche Ansicht eines Rotors und eines
Rotorkerns;
Fig. 21 eine Fig. 19 ähnliche Ansicht des Rotors und des
Rotorkerns;
Fig. 22 eine Fig. 21 ähnliche Ansicht des Rotors und des
Roterkerns mit Spule;
Fig. 23 eine Fig. 20 ähnliche Ansicht eines vierten Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 24 eine Fig. 23 ähnliche Ansicht eines Rotors und eines
Rotorkerns;
Fig. 25 eine Fig. 24 ähnliche Ansicht eines fünften Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 26 eine Fig. 25 ähnliche Ansicht eines Steuer- bzw.
Regelventils für die Abgasrückführung mit Ausström
kanal;
Fig. 27 eine Fig. 18 ähnliche Ansicht des Steuer- bzw.
Regelventils für die Abgasrückführung;
Fig. 28 eine Schnittansicht einer Spritzgußeinheit;
Fig. 29 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 28;
Fig. 30 eine Fig. 22 ähnliche Ansicht eines Rotors und eines
Rotorkerns;
Fig. 31 eine Fig. 27 ähnliche Ansicht des Rotors;
Fig. 32 eine Querschnittansicht des Rotors;
Fig. 33 eine Fig. 30 ähnliche Ansicht des Rotors und des
Rotorkerns mit Spule;
Fig. 34 eine Fig. 26 ähnliche Ansicht eines sechsten Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 35 eine Fig. 28 ähnliche Ansicht der Spritzgußeinheit;
Fig. 36 eine Fig. 34 ähnliche Ansicht eines siebten Ausfüh
rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 37 eine Fig. 35 ähnliche Ansicht einer Spritzgußein
heit.
In der Zeichnung ist eine die vorliegende Erfindung verkör
pernde Antriebs- bzw. Förderschneckeneinheit beschrieben.
Die Fig. 1 bis 7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 ist ein Steuer- bzw. Re
gelventil oder Absperrorgan 1 - wird im folgenden Regel
ventil genannt - für die Abgasrückführung dargestellt, wel
ches ein zylindrisches Stützelement 7 aufweist, von dem ein
ende mit einer Wand eines Abgaskanals 3 verbunden ist, der
mit dem Motorhauptkörper eines nicht dargestellten Kraft
fahrzeuges auf der Abgasseite gekoppelt ist, so daß ein
Abgasauslaß 3a umschlossen wird. Zudem umfaßt das Steuer
ventil 1 ein Hauptelement 5 eines Elektromotors, welches
durch das andere Ende des zylindrischen Stützelementes 7
gestützt wird, und eine hin- und herbewegbare Welle 11, an
welcher ein Absperrorgan oder Ventilelement 9 annäherbar/
entfernbar relativ zum Abgasauslaß 3a angeordnet ist, wie
durch die strichpunktierten Linien in Fig. 2 dargestellt
wird.
Ein zylindrischer Bereich des zylindrischen Stützelementes 7
ist mit einer Abgasauslaßöffnung 7a ausgebildet, welche mit
einem Ende eines Rückführkanals bzw. Rezirkulationskanals 13
verbunden ist, und dessen anderes Ende mit einem stromab
wärts liegenden Bereich eines Drosselventils verbunden ist,
welches in einem Saugkanal angeordnet sowie mit dem Motor
hauptelement auf dessen Saugseite verbunden ist. Wenn somit
das Ventilelement 9 eine vom Abgasauslaß 3a beabstandete
Position einnimmt, wird Abgas in das zylindrische Stütz
element entsprechend einer beträchtlichen Öffnungsfläche des
Abgaskanalauslasses 3a angezogen, wobei das Abgas dem Rück
führkanal 13 durch die Abgas-Auslaßöffnung 7a entsprechend
einem negativen Druck innerhalb des Saugkanals zugeführt
wird.
Das Hauptelement 5 des Elektromotors umfaßt ein Lagergehäuse
15, welches das Vorderende bildet, ein Motorgehäuse 17, wel
ches mit dem Lagergehäuse 15 verbunden ist und die Außen
kontur bildet, sowie einen Rotor 19, welcher im Motorgehäuse
17 drehbar gestützt ist und einen Innengewindeabschnitt 21
umfaßt. Zudem weißt das Hauptelement 5 die in dem Rotor 19
angeordnete und einen Außengewindeabschnitt 23 aufweisende
hin- und herbewegbare Welle 11 auf, wobei der Außengewinde
abschnitt 23 in den Innengewindeabschnitt 21 eingreift.
Schließlich ist ein Drehwinkelsensor 25 im Motorgehäuse 17
an dessen Rückende angeordnet, um den Drehwinkel des Rotors
19 zu erfassen.
Das Lagergehäuse 15 umfaßt einen Vorsprung 15b an dessen
Vorderfläche, welcher in den Innenumfang des zylindrischen
Stützelementes 7 eingreift, sowie ein lageraufnehmendes
Element 15a, in welches ein Kugellager 27 durch eine Wellen
scheibe 29 preßgepaßt ist. Das Kugellager 27 stützt das Vor
derende des Rotors 19 drehbar. Zudem weist das Lagergehäuse
15 einen Flansch 15e mit einer Durchgangsöffnung 15c auf,
welche mit Luft durch einen im zylindrischen Stützelement 7
an dessen anderen Ende ausgebildeten Verbindungskanal 7c
verbunden ist. Der Innenraum des Lagergehäuses 15 ist demzu
folge mit der Luft durch die Durchgangsöffnung 15c und den
Verbindungskanal 7c verbunden und ermöglicht ein Entweichen
von warmer Innenluft in die Umgebung.
Das Lagergehäuse 15 weist auf der umgekehrten Seite des Um
fangsrandes einen Vorsprung auf, welcher in den Innenumfang
des Motorgehäuses 17 eingreift. Die vordere Endfläche des
Motorgehäuses 17 berührt das Lagergehäuse 15 durch einen
O-Ring 31. In den Fig. 2 und 3 besteht das Motorgehäuse 17
beispielsweise aus Kunststoff und weist einen Flansch 17a
auf, in welchem ein Kragen 33 zur Aufnahme eines Bolzens Bo
angeordnet ist und mit der Durchgangsöffnung 15d des Lager
gehäuses 15 korrespondiert. Der Flansch 17a ist am zylindri
schen Stützelement 7 an dessen anderen Ende durch den Bolzen
Bo befestigt, welcher durch eine Durchgangsöffnung des
Kragens 33 und eine im zylindrischen Stützelement 7 an
dessen anderen Ende entsprechend dem Kragen 33 ausgebildeten
Durchgangsöffnung 7b sowie eine am anderen Ende des zylind
rischen Stützelementes 7 angeordneten Mutter Nc verläuft,
welche in den Bolzen Bo eingreift. Wie in Fig. 3 darge
stellt, sind zwei im wesentlichen ventilatorförmige Joche 35
am Innenumfang des Motorgehäuses 17 gegenüberliegend ange
ordnet, wobei jedes Joch Innenflächen aufweist, auf welchen
zwei Magneten 37 mit einem in Umfangsrichtung gekrümmten
Bereich vorgesehen sind.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist ein Paar von
Bürsten 39A, 39B im Motorgehäuse 17 in der Mitte von dessen
hinteren Ende angeordnet und wird durch die Vorspannungs
kraft einer in einer Austiefung bzw. Ausnehmung angeordneten
Schraubenfeder 41 nach vorne vorgespannt. Die Bürste 39A ist
mit einem Eingangsanschluß 43B elektrisch verbunden, welcher
am hinteren Ende des Motorgehäuses 17 angeordnet ist. Demge
genüber ist die Bürste 39B mit einem Eingangsanschluß 43A
elektrisch verbunden, welcher am hinteren Ende des Motorge
häuses 17 angeordnet ist.
Der Drehwinkelsensor 25 zum Erfassen des Drehwinkels des
Rotors 19 ist im Motorgehäuse 17 an dessen hinterem Ende
angeordnet, und umschließt die Bürsten 39A, 39B. Wie in Fig.
3 dargestellt, weist der Drehwinkelsensor 25 ein erstes im
wesentlichen ringförmiges Erfassungselement 25A und ein
zweites Erfassungselement 25B auf, welches im wesentlichen
die gleiche Form wie das erste Erfassungselement 25A auf
weist und um dieses herum angeordnet ist. Das erste Erfas
sungselement 25A ist mit einem Ausgangsanschluß 25b verbun
den, um ein erfaßtes Ausgangssignal nach außen abzugeben.
Demgegenüber sind beide Enden des zweiten Erfassungselemen
tes 25B mit den Ausgangsanschlüssen 25a, 25c verbunden, um
jeweils ein erfaßtes Ausgangssignal nach außen abzugeben.
Der Rotor 19 besteht beispielsweise aus einem Kunststoffma
terial, wie etwa Polyamidkunststoff oder einem Poly(pheny
lensulfid) (PPS) -Kunststoff oder einem Flüssigkristall
polymer. Der Rotor 19 kann aus einem anderen Material beste
hen, wie etwa Polypropylenkunststoff. Wie in Fig. 2 darge
stellt, wird das vordere Ende des Rotors 19 durch das Kugel
lager 27, wie oben beschrieben, sowie das hintere Ende durch
bin Ende einer rotorstützenden Welle 45 drehbar gestützt,
welche in eine zwischen den Bürsten 39A, 39B ausgebildete
Stützöffnung 17a gegen die Vorspannungskraft einer Druck- bzw.
Sicherungsscheibe 47 eingreift, wobei die rotorstützen
de Welle 45 in den Rotor 19 integriert ist und eine mit dem
Rotor 19 übereinstimmende Achse aufweist. Am anderen Ende
der rotorstützenden Welle 45 ist eine Auswölbung bzw. Aus
tiefung 45a ausgebildet. Ein Kommutator bzw. Kollektor 53
ist in den Rotor 19 an dessen hinteren Ende integriert, um
Endflächen der Bürsten 39A, 39B zu berühren. Erfassungs
bürsten 55A, 55B sind am Kommutator 53 an dessen dem Dreh
winkelsensor 25 gegenüberliegender Seite angeordnet und
korrespondieren mit sowie berühren die Erfassungselemente
25A, 25B.
Im wesentlichen in der Mitte des Außenumfanges des Rotors 19
ist ein Rotorkern 49 mit umwickelter Windung bzw. Spule 51
entsprechend dessen Schlitzanzahl angeordnet. Die Enden der
Spule 51 sind mit Anschlägen des Kommutators 53 elektrisch
verbunden, welche auf dessen Außenwand angeordnet sind. Die
beiden Enden des Rotorkerns 49 des Rotors 19 sind mit Spu
len-Montagebereichen 19d, 19e ausgebildet, an welchen die
Spule 51 montiert wird. Im Rotor 19 ist auf dessen Achse
eine Verjüngung 19a, welche das Ende bildet und eine vorge
gebene Neigung aufweist, ein Innengewindeabschnitt 21,
dessen Durchmesser kleiner als der kleine Durchmesser der
Verjüngung 19a ist, sowie eine Durchgangsöffnung 19c ausge
bildet, welche mit der Austiefung 45a der rotorstützenden
Welle 45 verbunden ist und den gleichen Durchmesser als die
Austiefung 45a aufweist. In den Fig. 2 und 6 ist ein Verbin
dungskanal 19g angeordnet und gewährleistet die Verbindung
zwischen einem durch die Durchgangsöffnung 19c und den
Innengewindeabschnitt 21 ausgebildeten Innenraum mit einer
im Spulenmontagebereich 19d des Rotorkerns 49 ausgebildeten
Öffnung 19f, wobei der Rotorkern 49 an dessen hinterem Ende
ausgebildet ist.
Wenn somit, wie in Fig. 7 dargestellt, die Spule 51 um den
Rotorkern 49 gewickelt ist, kommunizieren der durch den In
nengewindeabschnitt 21 ausgebildete Innenraum und der
Innenraum des Motorgehäuses 17 durch den Verbindungskanal
19g und das Spiel zwischen den Bauteilen der Spule 51 mit
einander, welche im Spulenmontagebereich 19d montiert ist.
Demzufolge wird die innerhalb des Innenraumes des Motorge
häuses 17 befindliche Luft durch den durch den Innnenge
windeabschnitt 21 gebildeten Innenraum durch den Verbin
dungskanal 19g mit freibeweglichem Staub, etc. eingesaugt,
welcher durch die Spule 51 ausgeschlossen wird, wenn die
hin- und herbewegbare Welle 11 vorwärts bewegt wird. Zudem
dient die angesaugte Luft zum Kühlen der Spule 51. Anderer
seits wird die innerhalb des durch den Innengewindeabschnitt
21 ausgebildeten Innenraum befindliche Luft durch den
Verbindungskanal 19g entspannt, wodurch eine gleichmäßige
Bewegung der hin- und herbewegbaren Welle 11 erzielt wird,
wenn die hin- und herbewegbare Welle 11 rückwärts bewegt
wird.
Der Innengewindeabschnitt 21 des Rotors 19 weist beispiels
weise ein trapezförmiges Gewinde mit vorgegebener Ganghöhe
auf und greift in ein Ende und die Mitte des Außengewinde
abschnitts 23 der hin- und herbewegbaren Welle 11 ein.
In Fig. 4 besteht die hin- und herbewegbare Welle 11 aus
einem metallischen Material, wie etwa rostfreien Stahl, und
umfaßt eine Führung 11a, welche in die Durchgangsöffnung 19c
und die Austiefung 45a der rotorstützenden Welle 45 ein
greift, den Außengewindeabschnitt 23, welcher in den Innen
gewindeabschnitt 21 eingreift, sowie einen Ventilelement
halter 11d, an dessen einem Ende das Ventilelement 9 be
festigt ist. Der Ventilelementhalter 11d weist flache
Bereiche 11e auf, welche einander zugewandt ausgebildet
sind. Die flachen Bereiche 11e befinden sich in Gleitkontakt
mit einer nicht dargestellten flachen Fläche, welche in
einem Bereich des Vorsprunges 15b des Lagergehäuses 15 aus
gebildet ist, durch welchen der Ventilelementhalter 11d der
hin- und herbewegbaren Welle 11 angeordnet ist. Dies hemmt
bzw. dämpft die Rotation der hin- und herbewegbaren Welle
11.
In den Fig. 1 und 4 weist der Außengewindeabschnitt 23 der
hin- und herbewegbaren Welle 11 etwa ein trapezförmiges
Gewinde sowie eine Beschichtung 23a auf, welche in einer
Beschichtungsfläche 11CA mit vorgegebener Länge zwischen der
Grenze zwischen dem Außenumfang des Außengewindeabschnitts
23 und dem Ventilelementhalter 11d sowie der Führung 11a
ausgebildet ist. Die Dicke der Beschichtung 23a wird unter
Berücksichtigung des Guß-Kontraktionskoeffizienten und der
Abmessungsänderung aufgrund von Temperaturschwankungen des
Materials des Rotors 19, wie etwa Polyamidkunststoff, oder
der Bearbeitungscharakteristika, wie etwa eines Ganghöhen-Fehlers
des Innengewindeabschnitts 21, festgelegt.
Beispielsweise beträgt die Dicke der Beschichtung 23a unge
fähr 25 bis 40 µm, wenn die Beschichtung 23a eine Nickel
platierung umfaßt und der Durchmesser des Außengewinde
abschnitts 23 6 mm sowie der Guß-Kontraktionskoeffizient des
Polyamidkunststoffes als Material des Rotors 19 0,8% be
trägt.
Anstelle einer Nickelplatierung kann die Beschichtung 23a
andere Platierungen, wie etwa Zink, Chrom oder Zinnplatie
rungen, entsprechend dem Material des Rotors 19 aufweisen.
Des weiteren kann anstelle eines Elektroplatierungsver
fahrens die Beschichtung 23a durch ein anderes Verfahren
oder andere Mittel, wie etwa durch Tauchbeschichtung,
Besprühen, Spritzgießen und ein Wärmekontraktionsrohr
ausgebildet werden. Schließlich kann die Beschichtung 23a
einen Polytetrafluorethylenkunststoff, einen Molybdendi
sulfidkunststoff, einen Silikonkunststoff, einen Nylonkunst
stoff oder einen Polyesterkunststoff entsprechend dem Mate
rial des Rotors 19 umfassen. Wenn beispielsweise der Rotor
19 aus einem Polypropylenkunststoff besteht, können die
Polytetrafluorethylen- oder Silikonkunststoffe als Material
für das Wärmekontraktionsrohr dienen.
In dem in Fig. 2 dargestellten Zustand sind der Außendurch
messer, die Flanke und der Kerndurchmesser eines Bereiches
des Außengewindeabschnitts 23 der hin- und herbewegbaren
Welle 11 mit Beschichtung 23a größer als diejenigen der
anderen Bereiche des Außengewindeabschnitts 23 ohne Be
schichtung 23a, so daß der Außengewindeabschnitt 23 nicht in
den Innengewindeabschnitt 21 des Rotors 19 eingreift.
Andererseits greifen die Außenbereiche des Außengewindeab
schnitts 23 ohne Beschichtung 23a in den Innengewindeab
schnitt 21 mit einem geeigneten Spiel ein.
Die integrierte Ausgestaltung des Rotors 19 mit dem Rotor
kern 49, dem Kommutator 53 und der rotorstützenden Welle 45
sowie die Ausgestaltung des Innengewindeabschnitts 21 und
des Verbindungskanals 19g im Rotor 19 werden wie folgt
durchgeführt. Zuerst greift die Austiefung 45a der rotor
stützenden Welle 45 in die Führung 11a der hin- und herbe
wegbaren Welle 11 ein. Die rotorstützende Welle 45 wird mit
der Seite des Kommutators 53, welche die Bürsten 39A, 39B
berührt, die der hin- und herbewegbaren Welle 11 nicht zuge
wandt sind, sowie die hin- und herbewegbare Welle 11, welche
als Einschubwelle zum Ausbilden des Innengewindeabschnitts
21 des Rotors 19 dient, in nicht dargestellter Weise in
einer Form angeordnet. Zudem wird der Rotorkern 49 außerhalb
der hin- und herbewegbaren Welle 11 im wesentlichen in deren
Mitte angeordnet. Zudem wird ein Einschub zum Ausgestalten
des Verbindungskanals 19g des Rotors 19 zwischen dem
Kommutator 53 und dem Rotorkern 49 sowie ein Einschub zum
Ausbilden der Verjüngung 19a des Rotors 19 um den Ventil
elementhalter 11d der hin- und herbewegbaren Welle 11 ange
ordnet.
Anschließend wird ein geschmolzenes Kunststoffmaterial als
Gießmaterial in den Hohlraum der Form und zwischen die Bau
teile eingespritzt, und anschließend zur Aushärtung abge
kühlt. Hierdurch kann die hin- und herbewegbare Welle 11
sowie der Rotor 19 mit darin integriertem Kommutator 53,
Kotorstützwelle 45 und Rotorkern 49, wie in den Fig. 5 und 6
dargestellt, erzielt werden.
Da der Rotor 19 mit dem Rotorkern 49 und umwickelter Spule
51 gehalten wird, wird lediglich die hin- und herbewegbare
Welle 11, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 5
dargestellt, gedreht, so daß die Austiefung 45a der rotor
stützenden Welle 45 mit der Führung 11a der hin- und herbe
wegbaren Welle 11 in den gelösten Zustand gesetzt wird und
lediglich der Bereich des Außengewindeabschnitts 23 mit
Beschichtung 23a in die Verjüngung 19a des Rotors 19 bewegt
wird, um relativ zu diesem Element in eingriffsfreiem bzw.
gelösten Zustand zu sein.
Der Innengewindeabschnitt 21 des Rotors 19 und der Außenge
windeabschnitt 23 der hin- und herbewegbaren Welle 11, deren
Ende in den Abschnitt 21 eingreift, sind in vorgegebener
Position, wie in Fig. 2 dargestellt, in einem Raum angeord
net, welcher durch das Motorgehäuse 17 und das Lagergehäuse
15 festgelegt wird, welche durch Spritzgießen zusammen mit
den Jochen 35, dem Magneten 37 und dem Drehwinkelsensor 25
vorgeformt sind. Der Rotor 19 wird am Motorgehäuse 17 und
dem Lagergehäuse 15 befestigt. In den Fig. 4 und 5 ist der
Innendurchmesser eines Bereiches 19FS des Innengewindeab
schnitts 21 des Rotors 19, mit welchem der Bereich der hin- und
herbewegbaren Welle 11 mit Beschichtung 23a in Eingriff
steht, größer als derjenige von dessen anderen Bereichen,
nämlich um die Dicke der Beschichtung 23a, so daß nach dem
Aushärten und Zusammenziehen des Innengewindeabschnitts 21
das Ende des Außengewindeabschnitt 23 ausgenommen der Be
schichtungsfläche 11CA, d. h. deren effektiver Schraubenbe
reich des Außengewindeabschnitts in den Bereich 19FS des
Innengewindeabschnitts 21 ohne erforderlichem Spiel ein
greift. Zudem wird der Innengewindeabschnitt 21 des Rotors
19 mittels der hin- und herbewegbaren Welle 11 ausgebildet,
so daß ein exzellenter Eingriff ungeachtet einer Streuung
der Bearbeitungsgenauigkeit der hin- und herbewegbaren Welle
11 erzielt wird, woraus eine einfache Montagearbeit
resultiert.
Die Fig. 8 und 9 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Wie bei der hin- und herbewegbaren
Welle 11 des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbei
spiels ist der Außengewindeabschnitt 23 teilweise mit der
Beschichtung 23a bedeckt. Andererseits ist bei der in Fig. 8
dargestellten hin- und herbewegbaren Welle 57 des zweiten
Ausführungsbeispiels eine Außengewindeabschnitt 59 vorge
sehen, welche einen ersten Schraubenbereich 63 mit Außen
gewinde, der mit einer Führung 57a verbunden ist, sowie
einen zweiten Schraubenbereich 61 mit Außengewinde umfaßt,
dessen Außendurchmesser größer als der des ersten Schrauben
bereiches 63 mit Außengewinde ist.
Die hin- und herbewegbare Welle 57 umfaßt die in die Durch
gangsöffnung 19c und die Austiefung 45a der rotorstützenden
Welle 45 eingreifende Führung 57a, den in den Innengewinde
abschnitt 21 des Rotors 19 eingreifenden Gewindeabschnitt 59
mit Außengewinde und einen Ventilelementhalter 57d, an
dessen einem Ende das Ventilelement 9 oder Absperrorgan
befestigt ist. Der Ventilelementhalter 57d weist flache
Bereiche 57e auf, welche einander zugewandt ausgebildet
sind. Die flachen Bereiche 57e sind in Gleitkontakt mit
einer nicht dargestellten flachen Fläche, welche in einem
Bereich des Lagergehäuses 15 ausgebildet ist, durch welchen
der Ventilelementhalter 57d der hin- und herbewegbaren Welle 57
verläuft. Dies dämpft bzw. begrenzt die Rotation der
hin- und herbewegbaren Welle 57 analog dem ersten Ausführungsbei
spiel.
Der Außengewindeabschnitt 59 wird beispielsweise durch
Walzen hergestellt. Die ersten und zweiten Schraubenbereiche
63, 61 mit Außengewinde umfassen etwa ein trapezförmiges
Gewinde. Der Außendurchmesser des zweiten Schraubenbereiches
61 mit Außengewinde wird derart festgelegt, daß er größer
als derjenige des ersten Schraubenbereiches 63 mit Außenge
winde entsprechend dem Gußkontraktionskoeffizienten eines
Gießmaterials des Rotors 19 ist. Die Axiallänge des zweiten
Schraubenbereiches 61 mit Außengewinde wird derart vorgege
ben, daß er im wesentlichen gleich oder größer als derjenige
des ersten Schraubenbereichs 63 mit Außengewinde entspre
chend der Hublänge der hin- und herbewegbaren Welle 57
ist.
Unter Verwendung der hin- und herbewegbaren Welle 57 wird
die integrierte Ausbildung des Rotors 19 mit dem Rotorkern
49, dem Kommutator 53 und der Rotorstützenwelle 45 sowie die
Ausgestaltung des Innengewindeabschnitts 21 und des Ver
bindungskanals 19g des Rotors 19 wie folgt durchgeführt.
Zuerst greift die Austiefung 45a der rotorstützenden Welle
45 in die Führung 57a der hin- und herbewegbaren Welle 57
ein. Anschließend wird der Kommutator 53 mit der Seite des
Kommutators 53, welche die Bürsten 39A, 39B berührt, jedoch
der hin- und herbewegbaren Welle 57 nicht zugewandt ist, in
eine nicht dargestellte Form gesetzt. Zudem wird der Rotor
kern 49 außerhalb der hin- und herbewegbaren Welle 57 im
wesentlichen in deren Mitte angeordnet. Anschließend wird
ein geschmolzenes Kunststoffmaterial als Gußmaterial in den
Hohlraum der Form und zwischen die Bauteile eingespritzt,
und anschließend zur Aushärtung abgekühlt. Hierdurch kann
der Rotor 19 mit integriert ausgebildetem Kommutator 53,
Rotorstützwelle 45 und Rotorkern 49 analog dem ersten Aus
führungsbeispiel erzielt werden.
Da der Rotor 19 mit Rotorkern 49 sowie umwickelter Spule 51
gehalten wird, wird lediglich die hin- und herbewegbare
Welle 57, wie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 9
dargestellt, gedreht, so daß die Austiefung 45a der Rotor
stützenwelle 45 in einen eingriffsfreien Zustand mit der
Führung 57a der hin- und herbewegbaren Welle 57 gesetzt und
der Bereich des zweiten Schraubenbereiches 61 mit Außenge
winde in die Verjüngung 19a des Rotors 19 bewegt wird. Der
Rotor 129 und die montierte hin- und herbewegbare Welle 57
werden an vorgegebener Position, wie in Fig. 2 dargestellt,
in einem Raum angeordnet, welcher durch das Motorgehäuse 17
und das Lagergehäuse 15 festgelegt ist, die durch Spritz
gießen zusammen mit den Jochen 35, den Magneten 37 und dem
Drehwinkelsensor 25 vorgeformt sind. Der Rotor 19 wird am
Motorgehäuse 17 und im Lagergehäuse 15 befestigt. Ein
Bereich 19FS′ des Innengewindeabschnitts 21 des Rotors 19,
in den der zweite Schraubenbereich 61 mit Außengewinde der
hin- und herbewegbaren Welle 57 eingreift, weist einen
größeren Innendurchmesser als deren andere Bereiche auf, so
daß nach dem Aushärten und Kontrahieren des Innengewinde
abschnitts 21 der erste Schraubenbereich 63 mit Außengewinde
des Außengewindeabschnitts 23 in den Bereich 19FS′ des
Innengewindeabschnitts 21 ohne erforderlichem Spiel ein
greift. Zudem wird der Innengewindeabschnitt 21 des Rotors
19 unter Verwendung der hin- und herbewegbaren Welle 57
ausgebildet, wodurch ein exzellenter Eingriff mit der
hin- und herbewegbaren Welle ungeachtet der Streuung der Bear
beitungsgenauigkeit der hin- und herbewegbaren Welle 57
erzielt wird, so daß eine einfache Montagearbeit
resultiert.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird der Außengewindeab
schnitt 59 durch Walzen hergestellt, kann jedoch alternativ
auch durch andere Verfahren, wie etwa Schmieden, Wachs
ausschmelzgießen, Druckgießen, Ätzen oder Sintern ausge
bildet werden.
Die Fig. 10A bis 15 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In Fig. 11 umfaßt ein Steuer- bzw.
Regelventil 101 oder Absperrorgan - wird im folgenden
Steuerventil genannt - für die Abgasführung ein zylindri
sches Stützelement 107, dessen eines Ende mit einer Wand
eines Abgasauslasses 103 verbunden ist, welche wiederum mit
einem Motorhauptelement eines nicht dargestellten Kraftfahr
zeuges auf der Abgasseite verbunden ist und einen Abgasaus
laß 103a umschließt. Zudem weist das Steuerventil 101 ein
Hauptelement 105 eines Elektromotors auf, welches durch das
andere Ende des zylindrischen Stützelementes 107 gestützt
wird und eine hin- und herbewegbare Welle 111 umfaßt, an
welcher ein Absperrorgan bzw. Ventilelement 109 annäherbar/entfernbar
relativ zum Abgas-Auslaß 103a angeordnet ist, wie
durch die strichpunktierten Linien in Fig. 11 dargestellt
wird.
Ein zylindrischer Bereich des zylindrischen Stützelementes
107 ist mit einer Abgas-Auslaßöffnung 107a ausgebildet, wel
che mit einem Ende eines Rückführkanals 113 verbunden ist.
Das andere Ende der Öffnung 107a ist mit einem stromabwärts
gelegenen Bereich eines Drosselventils verbunden, welches im
Saugkanal angeordnet und mit dem Motorhauptkörper auf dessen
Saugseite verbunden ist. Somit wird Abgas in das zylindri
sche Stützelement 107 entsprechend einer beträchtlichen
Öffnungsfläche des Abgasauslasses 103a gesogen, welches in
den Rückführungskanal 113 durch die Abgas-Auslaßöffnung 107a
entsprechend einem negativen Druck innerhalb des Saugkanals
zugeführt wird.
Das Hauptelement 105 des Elektromotores umfaßt ein Lagerge
häuse 115, welches das Vorderende bildet, ein Motorgehäuse
117, welches mit dem Lagergehäuse 115 verbunden ist und die
Außenkontur bildet, sowie einen Rotor 119, welcher im Mo
torgehäuse 117 drehbar gestützt ist und darin einen Innenge
windeabschnitt bzw. eine Schraube 121 mit Innengewinde auf
weist. Schließlich ist eine hin- und herbewegbare Welle 111
im Rotor 119 angeordnet und umfaßt einen Außengewindeab
schnitt bzw. eine Schraube 123 mit Außengewinde, welche in
die Schraube 121 mit Innengewinde eingreift, sowie einen
Drehwinkelsensor 125, welcher im Motorgehäuse 117 an dessen
hinterem Ende angeordnet ist, um den Drehwinkel des Rotors
119 zu erfassen.
Das Lagergehäuse 115 weist einen Vorsprung 115b an dessen
Vorderfläche auf, welcher in den Innenumfang des zylindri
schen Stützelementes 107 eingreift, sowie ein lagerauf
nehmendes Element 115a, in welches ein Kugellager 127 durch
eine Wellenscheibe 129 preßgepaßt ist. Das Kugellager 127
stützt das vordere Ende des Rotors 119 drehbar. Zudem weist
das Lagergehäuse 115 einen Flansch 115e mit einer Durch
gangsöffnung 115c auf, welche mit der Luft durch einen Ver
bindungskanal 107c kommuniziert, der im zylindrischen Stütz
element 107 an dessen anderen Ende ausgebildet ist. Das
Innere des Lagergehäuses 115 ist somit mit der Luft durch
die Durchgangsöffnung 115c und den Verbindungskanal 107c
verbunden, so daß eine Entspannung etwa erwärmter im Innen
raum befindlicher Luft zur Außenseite bzw. Umgebung ermög
licht wird.
Das Lagergehäuse 115 weist an der umgekehrten Seite bzw.
Rückseite des Umfangsrandes einen Vorsprung auf, welcher in
den Innenumfang des Motorgehäuses 117 eingreift. Die vordere
Endfläche des Motorgehäuses 117 ist mit dem Lagergehäuse 115
durch einen O-Ring 131 in Kontakt. In den Fig. 11 und 12
besteht das Motorgehäuse 117 etwa aus einem Kunststoff und
weist einen Flansch 117a auf, in welchen ein Kragen 133 zur
Aufnahme eines Bolzens bzw. einer Schraube Bo angeordnet ist
und mit einer Durchgangsöffnung 115d des Lagergehäuses 115
übereinstimmt. Der Flansch 117a ist im zylindrischen Stütz
element 107 an dessen anderen Ende durch den Bolzen Bo be
festigt, welcher durch die Durchgangsöffnung des Kragens 133
und eine im zylindrischen Stützelement 107 an dessen anderen
Ende entsprechend dem Kragen 133 ausgebildeten Durchgangs
öffnung 107b sowie eine am anderen Ende des zylindrischen
Stützelements 107 angeordneten Mutter Nc verläuft, welche in
den Bolzen Bo eingreift. Wie in Fig. 12 dargestellt, sind
zwei im wesentlichen ventilatorförmige Joche 135 gegenüber
liegend am Innenumfang des Motorgehäuses 117 angeordnet,
wobei an der Innenfläche jedes Jochs zwei Magnete 137 mit in
Umfangsrichtung gekrümmten Bereichen positioniert sind.
Wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt, ist ein Paar von
Bürsten 139A, 139B im Motorgehäuse 117 in der Mitte von
dessen hinteren Ende angeordnet und durch die Vorspannungs
kraft einer in einer Austiefung angeordneten Schraubenfeder
41 nach vorne vorgespannt. Die Bürste 139A ist mit einem
Eingangsanschluß 143B elektrisch verbunden, welcher am
hinteren Ende des Motorgehäuses 117 angeordnet ist. Demge
genüber ist die Bürste 139B mit einem Eingangsanschluß 143A
elektrisch verbunden, welche am hinteren Ende des Motorge
häuses 117 angeordnet ist.
Der Drehwinkelsensor 125 erfaßt den Drehwinkel des Rotors
119, ist im Motorgehäuse 117 an dessen hinteren Ende ange
ordnet und umschließt die Bürsten 139A und 139B. Wie in Fig.
12 dargestellt, weist der Drehwinkelsensor 125 ein erstes im
wesentlichen ringförmiges Erfassungselement 125A und ein
zweites Erfassungselement 125B auf, welches im wesentlichen
die gleiche Form wie das erste Erfassungselement 125A hat
und um dieses herum angeordnet ist. Das erste Erfassungs
element 125A ist mit einem Ausgangsanschluß 125b verbunden,
um ein erfaßtes Ausgangssignal nach außen zuführen. Demge
genüber sind die beiden Enden des zweiten Erfassungselemen
tes 125B mit den Ausgangsanschlüssen 125a, 125c verbunden,
um die jeweiligen erfaßten Ausgangssignale nach außen zu
führen.
Der Rotor 119 besteht beispielsweise aus einem Kunststoffma
terial, wie etwa Polyamidkunststoff oder einem Poly(pheny
lensulfid) (PPS) -Kunststoff oder einem Flüssigkristallpoly
mer. Der Rotor 119 kann aus einem anderen Material, wie etwa
Polypropylenkunststoff bestehen. Wie in Fig. 11 dargestellt,
wird das Vorderende des Rotors 119 durch das Kugellager 127,
wie oben beschrieben, drehbar gestützt und am hinteren Ende
ist eine rotorstützende Welle 145 einstückig mit dem Rotor
119 ausgebildet und deren Achse entspricht der Achse des
Rotors 119, so daß das hintere Ende des Rotors 119 durch ein
Ende der Rotorstützenwelle 145 drehbar gestützt wird, welche
in eine Stützöffnung 117a, die zwischen den Bürsten 139A,
139B ausgebildet ist, gegen die Vorspannungskraft einer
Druck- bzw. Sicherungsscheibe 147 eingreift. Am anderen Ende
der rotorstützenden Welle 145 ist eine Austiefung 145a aus
gebildet, in welche eine Führung 111a der hin- und herbeweg
baren Welle 111, wie später noch beschrieben wird, ein
greift. Ein Kommutator 153 ist einstückig mit dem Rotor 119
an dessen hinteren Ende ausgebildet und berührt Endflächen
der Bürsten 139A, 139B. Erfassungsbürsten 155A, 155B sind am
Kommutator 153 an dessen dem Drehwinkelsensor 125 gegenüber
liegender Seite angeordnet, um mit den Erfassungselementen
125A, 125B übereinzustimmen und sie zu berühren.
Im wesentlichen in der Mitte des Außenumfanges des Rotors
119 ist ein Rotorkern 149 angeordnet, um welchen eine Win
dung bzw. Spule 151 entsprechend dessen Schlitzanzahl ge
wickelt ist. Die Enden der Spule 151 sind mit Anschlägen des
Kommutators 153, welche auf dessen Umfangsrand angeordnet
sind, elektrisch verbunden. Die beiden Enden des Rotorkerns
149 des Rotors 119 sind mit Spulen-Montagebereichen 119d,
119e ausgebildet, an welchen die Spule 151 montiert ist. In
dem Rotor 119 und auf der gleichen Achse ist eine Verjüngung
119a ausgestaltet, welche das Ende bildet und eine vorgege
bene Neigung aufweist, wobei der Durchmesser der Schraube
121 mit Innengewinde kleiner als der kleine Durchmesser der
Verjüngung 119a ist. Zudem ist im Rotor 119 eine Durchgangs
öffnung 119c ausgebildet, welche mit der Austiefung 145a der
rotorstützenden Welle 145 verbunden ist und den gleichen
Durchmesser als die Austiefung 145a aufweist. In den Fig. 11
und 14 ist ein Verbindungskanal 119g angeordnet, um die Ver
bindung zwischen dem Innenraum, welcher durch die Durch
gangsöffnung 119c und die Schraube 121 mit Innengewinde
ausgebildet wird, mit einer Öffnung 119f sicherzustellen,
welche im Spulenmontagebereich 119d des Rotorkerns 149 aus
gebildet ist, welcher an dessen Rückende angeordnet ist.
Wenn somit in Fig. 15 die Spule 151 um den Rotorkern 149
gewickelt ist, sind der durch die Schraube 121 mit Innenge
winde gebildete Innenraum und der Innenraum des Motorgehäu
ses 117 miteinander durch den Verbindungskanal 119g und dem
Spiel zwischen Bauteilen der Spule 151 verbunden, welche im
Spulenmontagebereich 119d montiert ist. Demzufolge wird Luft
innerhalb des Innenraumes des Motorgehäuses 117 in den durch
die Schraube 121 mit Innengewinde gebildeten Innenraum durch
den Verbindungskanal 119g mit freiliegendem bzw. frei beweg
lichen Staub ("floating dust"), etc. gesaugt, welcher durch
die Spule 151 eliminiert wird, wenn die hin- und herbewegba
re Welle 111 nach vorne bewegt wird. Zudem dient die ange
saugte Luft zum Kühlen der Spule 151. Andererseits wird
innerhalb des durch die Schraube 121 mit Innengewinde ge
bildeten Innenraumes Luft durch den Verbindungskanal 119g
entspannt, so daß eine gleichmäßige Bewegung der hin- und
herbewegbaren Welle 111 erzielt wird.
Die Schraube 121 mit Innengewinde des Rotors 119 weist etwa
ein trapezförmiges Gewinde mit vorgegebener Ganghöhe auf und
greift in ein Ende und die Mitte der Schraube 123 mit Außen
gewinde der hin- und herbewegbaren Welle 111 ein.
In Fig. 10A besteht die hin- und herbewegbare Welle 111 aus
einem metallischen Material, wie etwa rostfreiem Stahl, und
umfaßt eine Führung 111a, welche in die Durchgangsöffnung
119c und die Austiefung 145a der rotorstützenden Welle 145
eingreift, die in die Schraube 121 mit Innengewinde eingrei
fende Schraube 123 mit Außengewinde, sowie einen Ventilele
menthalter 111d, an dessen einem Ende das Ventilelement 109
befestigt ist. Der Ventilelementhalter 111d umfaßt flache
Bereiche 111e, welche einander zugewandt ausgebildet sind.
Die flachen Bereiche 111e befinden sich in Gleitkontakt mit
einer nicht dargestellten flachen Fläche, welche in einem
Bereich des Vorsprunges 115b des Lagergehäuses 115
ausgebildet ist, durch welchen der Ventilelementhalter 111d
der hin- und herbewegbaren Welle 111 verläuft. Dies dämpft
bzw. hemmt die Rotation der hin- und herbewegbaren Welle
111.
In den Fig. 10A und 110B weist die Schraube 123 mit Außenge
winde der hin- und herbewegbaren Welle 111 ein verjüngtes
Gewinde mit einem vorgegebenen Verjüngungswinkel α und einen
trapezförmigen Abschnitt auf. Die Schraube 123 mit Außenge
winde umfaßt eine Endfläche LS1, eine effektive verjüngte
Eingriffsfläche LS2, eine Mittelfläche LS3 und eine unvoll
ständige Fläche LS4. Die mit der Führung 111a verbundene
Endfläche LS1 greift in die Durchgangsöffnung 119c und die
Austiefung 145a der Rotorstützenwelle 145 ein. Die unvoll
ständige Fläche LS4 ist dem Ventilhalterelement 111d benach
bart. Wenn die hin- und herbewegbare Welle 111 mit der
Schraube 123 mit Außengewinde in einer Gußform angeordnet
wird, um die Schraube 121 mit Innengewinde am Rotor 119 aus
zubilden dienen die Endfläche LS1, die effektive verjüngte
Eingriffsfläche LS2, die mittlere Fläche LS3 der Schraube
123 mit Außengewinde zur Ausgestaltung entsprechender Flä
chen LFS1, LFS2 und LFS3 der Schraube 121 mit Innengewinde.
Die Axiallänge der Endfläche LS1, der effektiven verjüngten
Eingriffsfläche LS2 und der mittleren Fläche LS3 wird etwa
auf 4,2; 6,0 bzw. 6,0 mm festgelegt. Die Länge der wirkungs
vollen verjüngten Eingriffsfläche LS2 wird entsprechend der
Hublänge der hin- und herbewegbaren Welle Ill bestimmt. Die
Länge der mittleren Fläche LS3 wird auf einen Wert vorgege
ben, welcher eine zulässige Festigkeit des Gewindes ent
sprechend einer axial auf die hin- und herbewegbaren Welle
111 wirkenden Last bedingt. Somit entspricht die Summe der
Längen der effektiven verjüngten Eingriffsfläche LS2 und der
mittleren Fläche LS3 der effektiven Gewindelänge der Schrau
be 121 mit Innengewinde des Rotors 119.
In Fig. 10B, welche einen vorgegebenen Bereich TG der
effektiven verjüngten Eingriffsfläche LS2 von Fig. 10A dar
stellt, weist ein Gewinde ST eine vorgegebene Höhe (Abstand
zwischen einer geraden Linie, welche die Spitzen der Gewinde
verbindet, und einer geraden Linie, welche die Mittelpunkte
der Kerne bzw. der Fußkegel der Gewinde verbindet, wobei der
Abstand in Richtung senkrecht zur Achse der hin- und herbe
wegbaren Welle 111 gemessen wurde) sowie eine vorgegebene
Ganghöhe von etwa 0,5 und 2,4 mm auf. Die Seite der Spitze
des Gewindes ST ist relativ zur geraden, die Mittelpunkte
der Fußkegel an einem vorgegebenen Winkel, etwa dem halben
Neigungswinkel α, verbindenden Linie nach unten neigt.
Die Form des Gewindes ST ist nicht auf die in Fig. 10B dar
gestellte Form beschränkt und kann auch die in Fig. 10C
dargestellte Form aufweisen. In Fig. 10C ist ein Gewinde ST′
im wesentlichen analog dem Gewinde ST ausgebildet, ausge
nommen dem Merkmal, daß die Seite der Spitze parallel zu
derjenigen des Kerns bzw. Fußkegels ist.
In Fig. 10B wird der Winkel β des Gewindes ST etwa auf 30°
sowie der Verjüngungswinkel α unter Berücksichtigung von
Gießcharakteristika bzw. -eigenschaften der Schraube 121 mit
Innengewinde des Rotors 119, wie etwa des Kontraktionskoef
fizient eines Kunststoffmaterials nach der Verfestigung,
festgelegt. Der Winkel β des Gewindes ST ist nicht auf 30°
beschränkt und kann auch 60° betragen. Zudem kann das Ge
winde ST einen dreieckförmigen Abschnitt aufweisen.
Der Verjüngungswinkel α der Schraube 123 mit Außengewinde
wird etwa entsprechend den folgenden Gleichungen (1) bis (8)
festgelegt:
Die Beziehung zwischen dem Verjüngungswinkel α der Schraube 123 mit Außengewinde, den Außendurchmessern Db (etwa 6,0 mm), Dc der Bereiche B, C der effektiven verjüngten Ein griffsfläche LS2, wie in Fig. 10A dargestellt, und der Axiallänge Lmb der effektiven verjüngten Eingriffsfläche LS2 erden durch die folgende Gleichung (1) dargestellt:
Die Beziehung zwischen dem Verjüngungswinkel α der Schraube 123 mit Außengewinde, den Außendurchmessern Db (etwa 6,0 mm), Dc der Bereiche B, C der effektiven verjüngten Ein griffsfläche LS2, wie in Fig. 10A dargestellt, und der Axiallänge Lmb der effektiven verjüngten Eingriffsfläche LS2 erden durch die folgende Gleichung (1) dargestellt:
Die Beziehung zwischen dem Verjüngungswinkel α der Schraube
123 mit Außengewinde, dem Außendurchmesser Dd eines Be
reiches D der mittleren Fläche LS3, wie in Fig. 10A darge
stellt, und der Axiallänge Lmc der mittleren Fläche LS3 wird
durch die Gleichung (2) dargestellt:
Die Beziehung zwischen dem Winkel α der Schraube 123 mit
Außengewinde, dem Außendurchmesser Da des Bereiches A der
Endfläche LS1, wie in Fig. 10A dargestellt, dem Außendurch
messer Db, Dc der Bereiche B, C der effektiven verjüngten
Eingriffsfläche LS2 und der Axiallänge Lma der Endfläche LS1
werden durch die Gleichung (3) dargestellt:
Wie bei den Bereichen C, D der Flächen LFS2, LFS3 der
Schraube 121 mit Innengewinde, welche dadurch ausgestaltet
wird, daß die Schraube 123 mit Außengewinde der hin- und
herbewegbaren Welle 111 in die Gußform gegeben wird, stellt
sich die Beziehung zwischen den Kern- bzw. Fußkegeldurch
messern Dcf, Ddf der Bereiche C, D der Flächen LFS2, LFS3
nach der Verfestigung/Kontraktion sowie den Außendurch
messern Db, Dc der Bereiche B, C der effektiven verjüngten
Eingriffsfläche LS2 durch die Formeln (4) und (5) bei Be
rücksichtigung des radialen Gußkontraktionskoeffizienten k
des Gießmaterials (etwa 0,008 bei PPS-Kunststoff) dar:
Um die hin- und herbewegbare Welle 111 axial gleichmäßig
nach der Ausbildung der Flächen LFS2, LFS3 der Schraube 121
mit Innengewinde zu bewegen, wenn die Führung 111a der hin-
und herbewegbaren Welle 111 um die Länge Lma der Endfläche
LS1 bewegt wird, um vom Eingriffszustand in die Austiefung
145a in den gelösten Zustand gebracht zu werden, ist ein
einen vorgegebenen Wert Cc übersteigendes Spiel zwischen dem
Kerndurchmesser Ddf der Schraube 121 mit Innengewinde nach
der Verfestigung/Kontraktion und dem Außendurchmesser der
Schraube 123 mit Außengewinde erforderlich. Das Spiel Cc
stellt den Minimalwert dar, welcher entsprechend der Eigen
schaft des Gußmaterials des Rotors 119, der Gewindeform und
der Fertigungsgenauigkeit ermittelt wird, welche beispiels
weise 0,025 mm beträgt. Hieraus gibt sich die durch die
Formel (6) dargestellte Beziehung:
Zudem ist ein einen vorgegebenen Wert H (τ/100) zwischen dem
Kern- bzw. Fußkreisdurchmesser Dcf der Schraube 121 mit
Innengewinde nach der Verfestigung/Kontraktion und dem Be
reich A des Außendurchmessers der Schraube 123 mit Außen
gewinde unterschreitendes Spiel erforderlich, um die hin- und
herbewegbare Welle 111 axial gleichmäßig zu bewegen,
wenn die Führung 111a der hin- und herbewegbaren Welle 111
um die Länge Lma der Endfläche LS1 und der Länge Lmb der
effektiven verjüngten Eingriffsfläche LS2 bewegt wird, um
vom Eingriffszustand in die Austiefung 145a zum gelösten
Zustand gebracht zu werden. Hierdurch ergibt sich die durch
die Ungleichung (7) dargestellte Beziehung:
wobei τ den Maximalwert das Verhältnis des Spiels der Spitze
der Schraube 123 mit Außengewinde relativ zur Höhe H des
Gewindes (etwa 0,5 mm) im Schnitt der konzentrisch ineinan
dergreifenden Schrauben 123 und 121 mit Außen- und Innenge
winde darstellt, welches etwa 20% beträgt.
Die erzielte Ungleichung (8) zeigt den durch die Formeln (6)
und (7) ermittelten Bereich des Verjüngungswinkels α:
Bei der Berechnung entsprechend der Formel (8) beträgt der
Verjüngungswinkel α etwa zwischen 1,34° oder mehr und 1,38°
oder weniger. Somit wird der Verjüngungswinkel α zu etwa
1,35° ermittelt. Wenn der Verjüngungswinkel α relativ klein
ist, kann die Gleichung (1) durch die Annäherung tanα = (Dc-Db)/Lmb
ersetzt werden.
Demzufolge ermöglicht die Schraube 121 mit Innengewinde,
welche in die Schraube 123 mit Außengewinde der hin- und
herbewegbaren Welle 111 eingreift, welche mit einem vorge
gebenen Spiel ausgebildet ist, eine gleichförmige Bewegung
der Schraube 123 mit Außengewinde in die Flächen LFS2, LFS3.
Zudem kann die Länge der Endfläche LS auf einen relativ
kleinen Wert festgesetzt werden, so daß eine Verringerung
der Gesamtlänge der hin- und herbewegbaren Welle 111 möglich
ist.
Die integrierte Ausbildung des Rotors 119 mit dem Rotorkern
149, dem Kommutator bzw. Kollektor 153 und der rotorstützen
den Welle 145 und die Ausgestaltung der Schraube 121 mit In
nengewinde und des Verbindungskanals 119g im Rotor 119 wer
den wie folgt durchgeführt. Zuerst greift die Austiefung
145a der rotorstützende Welle 145 in die Führung 111a der
hin- und herbewegbaren Welle 111 ein. Anschließend wird die
Rotorstützwelle 145 mit der Seite des Kommutators 153, wel
che die Bürsten 139A, 139B berührt, und der hin- und herbe
wegbaren Welle 111 nicht zugewandt ist, sowie die hin- und
herbewegbare Welle 111, welche als Einschubwelle zum Ausge
stalten der Schraube 121 mit Innengewinde des Rotors 119
dient, in eine nicht dargestellte Gußform gegeben. Zudem
wird der Rotorkern 149 außerhalb der hin- und herbewegbaren
Welle 111 im wesentlichen in deren Mitte angeordnet. Zudem
wird ein Einschub zum Ausbilden des Verbindungskanals 119g
des Rotors 119 zwischen dem Kommutator 153 und dem Rotorkern
149 sowie ein Einschub zum Ausbilden der Verjüngung 119a des
Rotors 119 um den Ventilelementhalter 111d der hin- und her
bewegbaren Welle 111 herum angeordnet.
Anschließend wird geschmolzenes Kunststoffmaterial als Guß
material in einen Hohlraum der Gußform und zwischen die Bau
teile eingespritzt und anschließend zur Aushärtung abge
kühlt. Hierdurch wird die hin- und herbewegbare Welle 111
und der mit Kommutator 153, rotorstützenden Welle 145 und
Rotorkern 149, wie in den Fig. 13 und 14 dargestellt, inte
griert ausgebildete Rotor 119 erzielt.
Da der Rotor 119 mit Rotorkern 149 und darum umwickelter
Spule 151 gehalten wird, rotiert lediglich die hin- und her
bewegbare Welle 111, wie durch die doppelt gestrichelte
Linie in Fig. 13 dargestellt, so daß die Führung 111a zur
Verjüngung 119a um eine vorgegebenen Länge, etwa die Länge
der Endfläche LS1, bewegt wird. Somit wird aufgrund des ver
jüngten Abschnittes der Schraube 123 mit Außengewinde die
Austiefung 145a der rotorstützenden Welle 145 in einfacher
Form von der Führung 111a der hin- und herbewegbaren Welle
111 gelöst. Der durch die Endfläche LS1 der Schraube 123 mit
Außengewinde gebildete Bereich der Schraube 121 mit Innen
gewinde wird von der Schraube 123 mit Außengewinde gelöst,
wohingegen der durch die effektive verjüngte Eingriffsfläche
LS2 der Schraube 123 mit Außengewinde ausgebildete Bereich
der Schraube 121 mit Innengewinde in Eingriff mit der End
fläche LS1 und der effektiven verjüngten Eingriffsfläche LS2
der Schraube 123 mit Außengewinde gebracht wird.
Die Schraube 121 mit Innengewinde des Rotors 119 und die
Schraube 123 mit Außengewinde der hin- und herbewegbaren
Welle 111, deren Ende in die Schraube 121 eingreift, sind in
vorgegebener Position, wie in Fig. 11 dargestellt, in einem
Raum angeordnet, welcher durch das Motorgehäuse 117 und das
Lagergehäuse 115 festgelegt ist, die durch Spritzgießen
zusammen mit den Jochen 135, den Magneten 137 und dem Dreh
winkelsensor 25 vorgeformt sind. Der Rotor 119 wird am
Motorgehäuse 117 und dem Lagergehäuse 115 montiert. Somit
greift nach der Verfestigung und Kontraktion der Schraube
121 mit Innengewinde die Endfläche LS1 und die effektive
verjüngte Eingriffsfläche LS2 der Schraube 123 mit Außen
gewinde in den Bereich LFS2 der Schraube 121 mit Innengewin
de ohne erforderlichem Spiel ein. Zudem wird die Schraube
121 mit Innengewinde des Rotors 119 unter Verwendung der
hin- und herbewegbaren Welle 111 ausgebildet, so daß ein
exzellenter Eingriff ungeachtet der Streuung der Bearbei
tungsgenauigkeit bzw. Herstellungsgenauigkeit der hin- und
herbewegbaren Welle 111 erzielt wird, wodurch eine einfache
Montagearbeit resultiert.
Die Fig. 16 bis 22 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In Fig. 17 umfaßt ein Steuer-
bzw. Regelventil 201 oder Absperrorgan - wird im folgenden
Steuerventil genannt - für die Abgasrückführung ein zylin
drisches Stützelement 207, dessen eines Ende mit einer Wand
eines Abgaskanals 203 verbunden ist, der mit einem Motor
hauptelement eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges auf
der Abgasseite verbunden ist, um einen Abgasauslaß 203a zu
umschließen. Zudem umfaßt das Steuerventil ein Hauptelement
205 eines Elektromotors, welches durch das andere Ende des
zylindrischen Stützelementes 207 gestützt wird und eine hin- und
herbewegbare Welle 211 aufweist, an welcher ein Ventil
element 209 annäherbar/entfernbar relativ zum Abgas-Auslaß
203a angeordnet ist, wie durch die strichpunktierten Linien
In Fig. 17 gezeigt wird.
Ein zylindrischer Bereich des zylindrischen Stützelementes
207 ist mit einer Abgasauslaßöffnung 207a ausgebildet, wel
che mit einem Ende mit einem Rückführkanal bzw. Zirkula
tionskanal 213 verbunden ist. Das andere Ende ist mit einem
stromabwärts gelegenen Bereich eines Drosselventils verbun
den, welches im Saugkanal angeordnet und mit dem Motor
hauptelement auf dessen Saugseite verbunden ist. Wenn somit
das Ventilelement 209 eine Position beabstandet vom Abgas
auslaß 203a einnimmt, wird Abgas in das zylindrische Stütz
element 207 entsprechend einer beträchtlichen Öffnungsfläche
des Abgasauslasses 203a gesaugt, welches in den Rückführ
kanal 213 durch die Abgas-Auslaßöffnung 207a entsprechend
einem negativen Druck innerhalb des Saugkanals zugeführt
wird.
Das Hauptelement 205 des Elektromotors umfaßt ein Lagerge
häuse 215, welches das Vorderende bildet, sowie ein Motor
gehäuse 217, welches mit dem Lagergehäuse 215 verbunden ist
und die Außenkontur bildet. Zudem ist ein Rotor 219 vorge
sehen, welcher im Motorgehäuse 217 drehbar gestützt wird und
darin eine Schraube 221 mit Innengewinde aufweist. Die hin- und
herbewegbare Welle 211 ist im Rotor 219 angeordnet und
umfaßt eine Schraube 223 mit Außengewinde, welche in die
Schraube 221 mit Innengewinde eingreift. Schließlich ist ein
Drehwinkelsensor 225 im Motorgehäuse 217 an dessen hinterem
Ende angeordnet, um den Drehwinkel des Rotors 219 zu erfas
sen.
Das Lagergehäuse 215 weist einen Vorsprung 215b auf dessen
Vorderfläche auf, welcher in den Innenumfang des zylindri
schen Stützelementes 207 eingreift, sowie ein Lager-Auf
nahmeelement 215a, in welches ein Kugellager 227 durch eine
Wellenscheibe 229 preßgepaßt ist. Das Kugellager 227 stützt
das Vorderende des Rotors 219 drehbar ab. Zudem weist das
Lagergehäuse 215 einen Flansch 115e mit einer Durchgangsöff
nung 215c auf, welche mit Luft durch einen Verbindungskanal
207c kommuniziert, welcher im zylindrischen Stützelement 207
an dessen anderem Ende ausgebildet ist. Der Innenraum des
Lagergehäuses 215 ist somit mit der Luft durch die Durch
gangsöffnung 215c und den Verbindungskanal 207c verbunden,
so daß eine Entspannung etwa erwärmter Innenluft zur Umge
bung möglich ist.
Das Lagergehäuse 215 weist an der Rückseite des Umfangsran
des einen Vorsprung auf, welcher in den Innenumfang des
Motorgehäuses 217 eingreift. Die vordere Endfläche des
Motorgehäuses 217 berührt das Lagergehäuse 215 durch einen
O-Ring 231. In den Fig. 17 und 18 besteht das Motorgehäuse
217 etwa aus Kunststoff und weist einen Flansch 217a auf, in
welchen ein Kragen 233 zur Aufnahme eines Bolzens bzw. einer
Schraube Bo in Übereinstimmung mit der Durchgangsöffnung
215d des Lagergehäuses 215 angeordnet ist. Der Flansch 217a
ist am zylindrischen Stützelement 207 an dessen anderem Ende
durch den Bolzen Bo befestigt, welcher in der Durchgangs
öffnung des Kragens 233 und einer Durchgangsöffnung 207b,
welche im zylindrischen Stützelement 207 an dessen anderem
Ende entsprechend dem Kragen 233 ausgebildet ist, sowie in
einer Mutter Nc, welche am anderen Ende des zylindrischen
Stützelementes 207 angeordnet ist, positioniert, wobei die
Mutter in die Schraube Bo eingreift. Wie in Fig. 18 darge
stellt, sind zwei im wesentlichen ventilatorförmige Joche
235 gegenüberliegend am Innenumfang des Motorgehäuses 217
angeordnet, wobei jedes Joch an ihrer Innenfläche zwei Mag
neten 237 mit in Umfangsrichtung gekrümmten Bereichen auf
weist.
Wie in den Fig. 17 und 18 dargestellt, ist ein Paar von
Bürsten 239A, 239B im Motorgehäuse 217 in der Mitte von
dessen hinterem Ende angeordnet und wird durch die Vorspan
nungskraft einer in der Austiefung angeordneten Schrauben
feder 241 nach vorne vorgespannt. Die Bürste 239A ist mit
einem Eingangsanschluß 243B elektrisch verbunden, welcher am
hinteren Ende des Motorgehäuses 217 angeordnet ist. Demge
genüber ist die Bürste 239B mit einem Eingangsanschluß 243A
elektrisch verbunden, welcher am hinteren Ende des Motorge
häuses 217 angeordnet ist.
Der Drehwinkelsensor 225 zum Erfassen des Drehwinkels des
Rotors 219 ist im Motorgehäuse 217 an dessen hinterem Ende
angeordnet und umschließt die Bürsten 239A, 239B. Wie in
Fig. 18 dargestellt, weist der Drehwinkelsensor 225 ein
erstes im wesentlichen ringförmiges Erfassungselement 225A
und ein zweites Erfassungselement 225B auf, welches analog
dem ersten Erfassungselement 225A ausgebildet und dieses
umgebend angeordnet ist. Das erste Erfassungselement 225A
ist mit einem Ausgangsanschluß 225b verbunden, um ein er
faßtes Ausgangssignal nach außen zu liefern. Demgegenüber
sind beide Enden des zweiten Erfassungselementes 225B mit
Ausgangsanschlüssen 225a, 225c verbunden, um jeweils ein
erfaßtes Ausgangssignal nach außen abzugeben.
Der Rotor 219 besteht beispielsweise aus Kunststoffmaterial,
wie etwa Polyamidkunststoff oder Poly(phenylensulfid) (PPS)
-Kunststoff oder einem Flüssigkristallpolymer. Der Rotor 219
kann auch aus einem anderen Material, wie etwa Polypropylen
kunststoff, bestehen. Wie in Fig. 17 gezeigt, ist das
vordere Ende des Rotors 219 durch das Kugellager 227, wie
oben beschrieben, und das hintere Ende durch ein Ende der
rotorstützenden Welle 245 drehbar gestützt, welche in eine
Stützöffnung 217a, welche zwischen den Bürsten 239A, 239B
ausgebildet ist, gegen die Vorspannungskraft einer Druck- bzw.
Sicherungsscheibe 247 eingreift, wobei die rotor
stützende Welle 245 integriert in den Rotor 219 ausgebildet
ist und eine dem Rotor 219 entsprechende Achse aufweist. Die
rotorstützende Welle 245 ist an ihrem anderen Ende mit einer
Austiefung 245a ausgebildet. Ein Kommutator bzw. Kollektor
253 ist integriert in den Rotor 219 an dessen hinterem Ende
ausgebildet, um Endflächen der Bürsten 239A, 239B zu berüh
ren. Erfassungsbürsten 255A, 255B sind am Kommutator 253 auf
der dem Drehwinkelsensor 225 gegenüberliegenden Seite ange
ordnet und korrespondieren mit dessen Erfassungselemente
225A, 225B sowie kontaktieren diese Elemente.
Im wesentlichen in der Mitte des Außenumfanges des Rotors
219 ist ein Rotorkern 249 positioniert, um welchen eine
Wicklung bzw. Spule 251 entsprechend dessen Schlitzanzahl
gewickelt ist. Die Enden der Spule 251 sind mit Anschlägen
des Kommutators 253 elektrisch verbunden, welche auf dessen
Umfangsrand angeordnet sind. Die beiden Enden des Rotorkerns
249 des Rotors 219 sind mit Spulenmontagebereichen 219d,
219e ausgebildet, an welchen die Spulen 251 montiert sind.
Im Rotor 219 ist auf der gleichen Achse eine Verjüngung 219a
ausgestaltet, welche das Ende bildet und eine vorgegebene
Neigung aufweist, wobei eine Schraube 221 mit Innengewinde
einen kleineren Durchmesser als der kleine Durchmesser der
Verjüngung 219a aufweist, sowie eine Durchgangsöffnung 219c
mit der Austiefung 245a der rotorstützenden Welle 245 kommu
niziert und den gleichen Durchmesser wie die Austiefung 245a
hat. In den Fig. 17 und 21 ist ein Verbindungskanal 219g
angeordnet, um die Verbindung zwischen dem durch die Durch
gangsöffnung 219c und die Schraube 221 mit Innengewinde
ausgebildeten Innenraum und einer im Spulenmontagebereich
219d des Rotorkerns 249 an dessen hinterem Ende ausgebildete
Öffnung 219f sicherzustellen.
Wenn somit die Spule 251, wie in Fig. 22 dargestellt, um den
Rotorkern 249 gewickelt wird, kommunizieren der durch die
Schraube 221 mit Innengewinde gebildete Innenraum und der
Innenraum des Motorgehäuses 217 durch den Verbindungskanal
219g und das Spiel zwischen Bauteilen der im Spulenmontage
bereich 219d montierten Spule 251 miteinander. Demzufolge
wird innerhalb des Innenraumes des Motorgehäuses 217 befind
liche Luft in den durch die Schraube 221 mit Innengewinde
gebildeten Innenraum durch den Verbindungskanal 219g mit
frei schwebenden Staub, etc. gesaugt, welcher durch die
Spule 251 eliminiert wird, wenn die hin- und herbewegbare
Welle 211 vorwärts bewegt wird. Zudem dient die eingesaugte
Luft zur Kühlung der Spule 251. Andererseits wird die inner
halb des durch die Schraube 221 mit Innengewinde gebildeten
Innenraum befindliche Luft durch den Verbindungskanal 219g
entspannt, so daß eine gleichmäßige Bewegung der hin- und
herbewegbaren Welle 211 erzielt wird, wenn die hin- und her
bewegbare Welle 211 nach hinten bewegt wird.
Die Schraube 221 mit Innengewinde des Rotors 219 weist bei
spielsweise ein trapezförmiges Gewinde mit einer vorgegebe
nen Ganghöhe auf und greift in ein Ende und in die Mitte der
Schraube 223 mit Außengewinde der hin- und herbewegbaren
Welle 211 ein.
In Fig. 19 besteht die hin- und herbewegbare Welle 211 aus
einem metallischen Material, wie etwa rostfreiem Stahl und
umfaßt eine Führung 211a, welche in die Durchgangsöffnung
219c und die Austiefung 245a der rotorstützenden Welle 245
eingreift, sowie eine Schraube 223 mit Außengewinde, welche
in die Schraube 221 mit Innengewinde eingreift, und einen
Ventilelementhalter 211d, an dessen einem Ende das Ventil
element 209 befestigt ist. Der Ventilelementhalter 211d
weist flache Bereiche 211e auf, welche einander zugewandt
ausgebildet sind. Die flachen Bereiche 211e befinden sich in
Gleitkontakt mit einer nicht dargestellten flachen Ober
fläche, welche in einem Bereich des Vorsprunges 215b des
Lagergehäuses 215 ausgebildet ist, durch welches der Ventil
elementhalter 211d der hin- und herbewegbaren Welle 211
verläuft. Dies dämpft bzw. hemmt die Rotation der hin- und
herbewegbaren Welle 211.
In den Fig. 16 und 19 weist die Schraube 223 mit Außengewin
de der hin- und herbewegbaren Welle 211 beispielsweise ein
trapezförmiges Gewinde auf und hat eine Beschichtung 223a,
welche in einer Beschichtungsfläche 211CA mit vorgegebener
Länge zwischen den Grenzen zwischen dem Außenumfang der
Schraube 223 mit Außengewinde und dem Ventilelementhalter
211d sowie der Führung 211a ausgebildet ist. Die Dicke der
Beschichtung 223a wird unter Berücksichtigung des Gießkon
traktionskoeffizienten und der Abmessungsabweichung aufgrund
von Temperaturänderungen des Materials des Rotors 219, wie
etwa Polyamidkunststoff, oder der Herstellungscharakteristi
ka, wie etwa einem Ganghöhenfehler der Schraube 221 mit
Innengewinde, festgelegt.
Beispielsweise beträgt die Dicke der Beschichtung 223a unge
fähr 25 bis 40 µm, wenn die Beschichtung 223 eine Nickel
platierung aufweist, und der Durchmesser der Schraube 223
mit Außengewinde beträgt 6 mm und der Gußkontraktions
koeffizient des Polyamidkunststoffes als Material des Rotors
219 beträgt 0,8%.
Anstelle der Nickelplatierung kann die Beschichtung 223a
auch eine andere Platierung, wie etwa Zink, Chrom und Zinn
platierungen, entsprechend dem Material des Rotors 219 auf
weisen. Des weiteren kann anstelle einer Elektroplatierung
die Beschichtung 223a durch andere Verfahren/Einrichtungen,
wie etwa Tauchbeschichten, Besprühen, Spritzgießen und ein
Wärmekontraktionsrohr ausgebildet werden. Des weiteren kann
die Beschichtung 223a einen Polytetrafluorkunststoff, einen
Molybdendisulfidkunststoff, ein Silikonharz, ein Nylonharz
oder einen Polyesterkunststoff entsprechend dem Material des
Rotors 219 umfassen. Wenn beispielsweise der Rotor 219 aus
einem Polypropylenkunststoff besteht, können Polytetrafluor
ethylen oder Silikonharz als Material des Wärmekontraktions
rohres dienen.
In den Fig. 16 und 19 ist eine Schicht 224 als Schmiermit
tel, wie etwa Molybdendisulfid, Graphit, Bleioxid oder
Polytetrafluorethylen enthaltene Schmiere auf die Be
schichtung 223a durch Sprühen aufgebracht, wie durch die
strichpunktierten Linien in oben genannten Figuren dargestellt
ist. Die Dicke der Schmiermittelschicht 224 beträgt bei
spielsweise ca. 1 µm oder weniger. Das Schmiermittel kann
entweder ein Feststoffschmiermittel, welches Boroxid mit
Bleioxid, Molybdendisulfid oder Calziumfluorid aufweist,
sein. Die Schmiermittelschicht 224 kann auf der kompletten
Schraube 223 mit Außengewinde aufgebracht werden.
In dem in Fig. 17 dargestellten Zustand ist der Außendurch
messer, die Flanke und der Kerndurchmesser eines Bereiches
der Schraube 233 mit Außengewinde der hin- und herbewegbaren
Welle 211 mit Beschichtung 223a größer als diejenigen der
anderen Bereiche der Schraube 223 mit Außengewinde und ohne
Beschichtung 223a, so daß die Schraube 223 mit Außengewinde
nicht in die Schraube 221 mit Innengewinde des Rotors 219
eingreift. Andererseits greifen die anderen Bereiche der
Schraube 223 mit Außengewinde ohne Beschichtung 223a in die
Schraube 221 mit Innengewinde mit geeignetem Spiel ein.
Aufgrund der relativ geringen Dicke hinsichtlich der Dicke
der Beschichtung 223a erscheint die Schmiermittelschicht 224
die Abmessung der Schraube 221 mit Innengewinde des Rotors
219 nur gering zu beeinflussen.
Die integrierte Ausbildung des Rotors 219 mit dem Rotorkern
249, dem Kommutator 253 und der rotorstützenden Welle 245
sowie die Gestaltung der Schraube 221 mit Innengewinde und
des Verbindungskanals 219g im Rotor 219 werden wie folgt
durchgeführt. Zuerst greift die Austiefung 245a der rotor
stützenden Welle 245 in die Führung 211a der hin- und herbe
wegbaren Welle 211 ein und anschließend wird die rotorstüt
zende Welle 245 mit der Seite des Kommutators 253, welcher
die Brüsten 239A, 239B berührt, jedoch nicht der hin- und
herbewegbaren Welle 211 zugewandt ist, sowie die hin- und
herbewegbare Welle 211, welche als Einschubwelle zur Bildung
der Schraube 221 mit Innengewinde des Rotors 219 dient, in
einer nicht dargestellten Gußform angeordnet. Zudem wird der
Rotorkern 249 außerhalb der hin- und herbewegbaren Welle 211
im wesentlichen in dessen Mitte positioniert. Zusätzlich
wird ein Einschub zur Ausbildung des Verbindungskanals 219g
des Rotors 219 zwischen dem Kommutator 253 und dem Rotorkern
249 sowie ein Einschub zur Ausbildung der Verjüngung 219a
des Rotors 219 um den Ventilelementhalter 211d der hin- und
herbewegbaren Welle 211 herum angeordnet.
Anschließend wird geschmolzenes Kunststoffmaterial als Guß
material in den Hohlraum der Form und zwischen die Bauteile
eingespritzt, welches anschließend zur Aushärtung abkühlt.
Hierdurch können die hin- und herbewegbare Welle 211 und der
einstückige Rotor 219 mit Kommutator 253, rotorstützender
Welle 245 und Rotorkern 249, wie in den Fig. 20 und 21 dar
gestellt, erzielt werden.
Wenn der Rotor 219 mit Rotorkern 249 und hierum gewickelter
Spule 251 gehalten wird, wird lediglich die hin- und herbe
wegbare Welle 211 gedreht, wie durch die doppelt gestrichel
te Linie in Fig. 20 dargestellt ist, so daß die Austiefung
245a der rotorstützenden Welle 245 von der Führung 211a der
hin- und herbewegbaren Welle 211 gelöst und lediglich der
Bereich der Schraube 223 mit Außengewindeabschnitt mit der
Beschichtung 223a in die Verjüngung 219a des Rotors 219
bewegt wird, um von dieser gelöst zu werden. Aufgrund der
auf der Beschichtung 223a ausgebildeten Schmiermittelschicht
224 kann die hin- und herbewegbare Welle 211 mit einem
relativ kleinen Moment bewegt werden, woraus sich eine
einfache Montagearbeit ergibt. Zudem kann das Schmiermittel
zwischen dem Ende der Schraube 223 mit Außengewinde und der
Schraube 221 mit Innengewinde ohne Zuführung von Schmier
mittel sichergestellt werden, da das Schmiermittel zudem auf
auch die Schraube 221 mit Innengewinde des Rotors 219
plaziert wird, welcher in das Ende der Schraube 223 mit
Außengewinde der hin- und herbewegbaren Welle 211 eingreift.
Hierdurch wird das Aufbringen von Schmiermittel zwischen das
Ende der Schraube 223 mit Außengewinde und der Schraube 221
mit Innengewinde ausgeschlossen.
Die Schraube 221 mit Innengewinde des Rotors 219 und die
Schraube 223 mit Außengewinde der hin- und herbewegbaren
Welle 211, deren Ende in die Schraube 221 eingreift, sind an
vorgegebener Position, wie in Fig. 17 dargestellt, in einem
Raum angeordnet, welcher durch das Motorgehäuse 217 und das
Lagergehäuse 215 festgelegt ist, die durch Spritzgießen zu
sammen mit den Jochen 235, den Magneten 237 und dem Drehwin
kelsensor 225 vorgefertigt sind. Der Rotor 219 wird am
Motorgehäuse 217 und am Lagergehäuse 215 befestigt. In den
Fig. 19 und 20 weist ein Bereich 219FS der Schraube 221 mit
Innengewinde des Rotors 219, in welchen ein Bereich der hin- und
herbewegbaren Welle 211 mit Beschichtung 223a eingreift,
einen größeren Innendurchmesser als deren andere Bereiche -
durch die Dicke der Beschichtung 223a - auf, so daß nach dem
Aushärten und Kontrahieren der Schraube 221 mit Innengewinde
das Ende der Schraube 223 mit Außengewinde ausschließlich
der Beschichtungsfläche 211CA, d. h. dessen effektiver
Schraubenbereich mit Außengewinde, in den Bereich 219FS der
Schraube 221 mit Innengewinde ohne erforderlichem Spiel
eingreift. Zudem wird die Schraube 221 mit Innengewinde des
Rotors 219 unter Verwendung der hin- und herbewegbaren Welle
211 ausgebildet, so daß ein exzellenter Eingriff mit dieser
Welle ungeachtet der Streuung in der Herstellungsgenauigkeit
der hin- und herbewegbaren Welle 211 erzielt wird, woraus
eine einfache Montagearbeit resultiert.
Die Fig. 23 und 24 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei der hin- und herbewegbaren
Welle 211 des in Fig. 16 dargestellten vierten Ausführungs
beispiels ist die Schraube 223 mit Außengewinde teilweise
mit der Beschichtung 223a überzogen. Andererseits weist bei
einer hin- und herbewegbaren Welle 257 des in Fig. 23 darge
stellten fünften Ausführungsbeispiels eine Schraube 259 mit
Außengewinde einen ersten Schraubenbereich 263 mit Außenge
winde, welcher mit einer Führung 257a verbunden ist, sowie
einen zweiten Schraubenbereich 261 mit Außengewinde auf,
dessen Außendurchmesser größer als der des ersten Schrauben
bereiches 263 mit Außengewinde ist.
Die hin- und herbewegbare Welle 257 weist die die Durch
gangsöffnung 219c und die Austiefung 245a der rotorstützen
den Welle 245 eingreifende Führung 257a, die in die Schraube
221 mit Innengewinde des Rotors 219 eingreifende Schraube
259 mit Außengewinde sowie einem Ventilelementhalter 257d
auf, an dessen Ende das Ventilelement 209 befestigt ist. Der
Ventilelementhalter 257d umfaßt flache Bereiche 257e, welche
einander zugewandt ausgebildet sind. Die flachen Bereiche
257e befinden sich in Gleitkontakt mit einer flachen, nicht
dargestellten Oberfläche, welche in einem Bereich des Lager
gehäuses 215 ausgebildet ist, durch welche der Ventilele
menthalter 257d der hin- und herbewegbaren Welle 257 ver
läuft. Dies hemmt bzw. dämpft die Rotation-der hin- und her
bewegbare Welle 257 analog dem vierten Ausführungsbeispiel.
Die Schraube 259 mit Außengewinde wird etwa durch Walzen
erzeugt. Die ersten und zweiten Schraubenbereiche 263, 261
mit Außengewinde umfassen etwa ein trapezförmiges Gewinde.
Der Außendurchmesser des zweiten Schraubenbereiches 261 mit
Außengewinde wird derart festgelegt, daß er größer als der
des ersten Schraubenbereiches 263 mit Außengewinde entspre
chend dem Gußkontraktionskoeffizienten des Gußmaterials des
Rotors 219 ist. Die Axiallänge des zweiten Schraubenberei
ches 261 mit Außengewinde wird derart bestimmt, daß sie im
wesentlichen gleich oder größer als die des ersten Schrau
benbereiches 263 mit Außengewinde entsprechend der Hublänge
der hin- und herbewegbaren Welle 257 ist. In Fig. 23 ist
eine Schmiermittelschicht 260, wie etwa Molybdendisulfid,
Graphit, Bleioxid oder Polytetrafluorethylen enthaltendes
Schmiermittel auf das Gewinde, die Nut und die Flanke des
zweiten Schraubenbereiches 261 mit Außengewinde durch
Sprühen aufgebracht, wie durch die strichpunktierte Linie
dargestellt ist. Die Dicke der Schmiermittelschicht 224
beträgt beispielsweise ca. 1 µm oder weniger. Das Schmier
mittel kann ein Feststoffschmiermittel sein, welches Boron
oxid, Molybdendisulfid oder Calciumfluorid enthält. Die
Schmiermittelschicht 224 kann auf dem ersten Schrauben
bereich 263 mit Außengewinde ausgebildet werden.
Mittels der hin- und herbewegbaren Welle 257 wird die inte
grierte Ausbildung des Rotors 219 mit dem Rotorkern 249, dem
Kommutator 253 und der rotorstützenden Welle 245 sowie die
Ausgestaltung der Schraube 221 mit Innengewinde und des
Verbindungskanals 219g des Rotors 219 wie folgt durchge
führt. Zuerst greift die Austiefung 245a der rotorstützenden
Welle 245 in die Führung 257a der hin- und herbewegbaren
Welle 257 ein. Anschließend wird der Kommutator 253 mit der
Seite des Kommutators 253, welche die Bürsten 239A, 239B
berührt, jedoch der hin- und herbewegbaren Welle 257 nicht
zugewandt ist, in eine nicht dargestellte Gußform gegeben.
Zudem wird der Rotorkern 249 außerhalb der hin- und herbe
wegbaren Welle 257 im wesentlichen in deren Mitte ange
ordnet. Anschließend wird geschmolzenes Kunststoffmaterial
als Gußmaterial in den Hohlraum der Gußform und zwischen die
Bauteile eingespritzt, welches anschließend zur Aushärtung
abkühlt. Hierdurch wird der integrierte Rotor 219 mit Kommu
tator 253, rotorstützenden Welle 245 und Rotorkern 249
analog dem vierten Ausführungsbeispiel erzielt.
Da der Rotor 219 mit Rotorkern 249 und umwickelter Spule 251
gehalten wird, wird lediglich die hin- und herbewegbare
Welle 257 gedreht, wie durch die doppelt gestrichelten
Linien in Fig. 24 dargestellt, so daß die Austiefung 245a
der rotorstützenden Welle 245 von der Führung 257a der hin- und
herbewegbaren Welle 257 gelöst und der Bereich mit dem
zweiten Schraubenbereich 261 mit Außengewinde in die Verjün
gung 219a des Rotors 219 bewegt wird. Aufgrund der auf dem
zweiten Schraubenbereich 261 mit Außengewinde ausgebildeten
Schmiermittelschicht 260 kann die hin- und herbewegbare
Welle 257 mit einem relativ kleinen Drehmoment bewegt wer
den, woraus eine einfachere Montagearbeit resultiert. Zudem
kann Schmiermittel zwischen dem ersten Schraubenbereich 263
mit Außengewinde und der Schraube 221 mit Innengewinde ohne
Schmiermittelzuführung sichergestellt werden, da das
Schmiermittel zudem auf der Schraube 221 mit Innengewinde
des Rotors 219 aufgebracht wird, welcher in den zweiten
Schraubenbereich 261 mit Außengewinde der hin- und herbeweg
baren Welle 257 eingreift. Hierdurch kann das Aufbringen von
Schmiermittel zwischen dem ersten Schraubenbereich 263 mit
Außengewinde und die Schraube 221 mit Innengewinde unterlas
sen werden.
Der Rotor 219 und die daran montierte hin- und herbewegbare
Welle 257 sind an vorgegebener Position, wie in Fig. 17
dargestellt, in einem Raum angeordnet, welcher durch das
Motorgehäuse 217 und das Lagergehäuse 215 festgelegt wird,
welche durch Spritzgießen zusammen mit Jochen 235, den
Magneten 237 und dem Drehwinkelsens 34336 00070 552 001000280000000200012000285913422500040 0002019710470 00004 34217or 225 vorgeformt sind.
Der Rotor 219 ist am Motorgehäuse 217 und Lagergehäuse 215
montiert. Im Bereich 219FS′ der Schraube 221 mit Innengewin
de des Rotors 219, in welchen der zweite Schraubenbereich
261 mit Außengewinde der hin- und herbewegbaren Welle 257
eingreift, hat einen größeren Innendurchmesser als deren
andere Bereiche, so daß nach der Aushärtung/Kontraktion der
Schraube 221 mit Innengewinde der erste Schraubenbereich 263
mit Außengewinde der Schraube 223 mit Außengewinde in den
Bereich 219 FS′ der Schraube 221 mit Innengewinde ohne er
forderlichem Spiel eingreift. Zudem wird die Schraube 221
mit Innengewinde des Rotors 219 unter Verwendung der hin- und
herbewegbaren Welle 257 ausgebildet, wodurch ein exzel
lenter Eingriff mit dieser Welle ungeachtet der Streuung bei
der Herstellungsgenauigkeit der hin- und herbewegbaren Welle
257 erzielt wird, woraus eine einfache Montagearbeit re
sultiert.
Beim fünften Ausführungsbeispiel wird die Schraube 259 mit
Außengewinde durch Walzen hergestellt, es kann jedoch alter
nativ auch ein anderes Verfahren, wie etwa Schmieden, Wachs
ausschmelzgießen oder Druckgießen, Ätzen oder Sintern ein
gesetzt werden.
Die Fig. 25 bis 33 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In Fig. 26 weist ein Steuer- bzw.
Regelventil 301 oder Absperrorgan - wird im folgenden
Steuerventil genannt - für die Abgasrückführung ein zylin
drisches Stützelement 307 auf, dessen eines Ende mit einer
Wand eines Abgaskanals 303 verbunden ist, welcher mit einem
Motorhauptelement eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges
auf der Abgasseite verbunden ist, um einen Abgasauslaß 303a
zu umschließen. Das Hauptelement 305 eines Elektromotors
wird durch das andere Ende des zylindrischen Stützelementes
307 gestützt und weist eine hin- und herbewegbare Welle 311
auf, durch welche ein Ventilelement 309 angenähert/entfernt
werden kann, relativ zum Abgasauslaß 303a, wie durch die
strichpunktierten Linien in Fig. 26 dargestellt ist.
Ein zylindrischer Bereich des zylindrischen Stützelementes
307 ist mit einer Abgas-Auslaßöffnung 307a ausgebildet,
welche mit einem Ende eines Rückführkanals bzw. Rezirkula
tionskanals 313 verbunden ist. Das andere Ende ist mit einem
stromabwärts gelegenen Bereich eines Drosselventils verbun
den, welches im Saugkanal angeordnet und mit dem Motorhaupt
element auf dessen Saugseite verbunden ist. Wenn somit das
Ventilelement 309 bzw. Absperrorgan eine vom Abgasauslaß
303a beabstandete Position einnimmt, wird Abgas in das zy
lindrische Stützelement 307 entsprechend einer beträcht
lichen Öffnungsfläche des Abgasauslasses 303a gesaugt,
welches dem Rückführkanal 313 durch die Abgas-Auslaßöffnung
307a entsprechend einem negativen Druck innerhalb des Saug
kanals zugeführt wird.
Der Hauptkörper 305 des Elektromotors umfaßt ein Lagerge
häuse 315, welches das Vorderende bildet, ein Motorgehäuse
317, welches mit dem Lagergehäuse 315 verbunden ist und die
Außenkontur bildet, sowie einen Rotor 319, welcher im Motor
gehäuse 317 drehbar gestützt ist und darin eine Schraube 321
mit Innengewinde aufweist. Eine hin- und herbewegbare Welle
11 ist im Rotor 319 angeordnet und umfaßt eine Schraube 323
mit Außengewinde, welche in die Schraube 321 mit Innengewin
de eingreift. Ein Drehwinkelsensor 325 ist im Motorgehäuse
317 an dessen hinterem Ende angeordnet, um den Drehwinkel
des Rotors 319 zu erfassen.
Das Lagergehäuse 315 weist einen Vorsprung 315b auf dessen
Vorderfläche auf, welcher in den Umfang des zylindrischen
Stützelementes 307 eingreift, sowie ein Lageraufnahmeelement
315a, in welches ein Kugellager 327 durch eine Wellenscheibe
329 preßgepaßt ist. Das Kugellager 327 stützt das vordere
Ende des Rotors 319 drehbar. Zudem weist das Lagergehäuse
315 einen Flansch 315e mit einer Durchgangsöffnung 315c auf,
welche mit Luft durch einen Verbindungskanal 307c kommuni
ziert, der im zylindrischen Stützelement 307 an dessen an
deren Ende ausgebildet ist. Das Innere des Lagergehäuses 315
ist somit mit der Luft durch die Durchgangsöffnung 315c und
dem Verbindungskanal 307c verbunden, wodurch etwa warme
Innenluft sich zur Umgebung entspannen bzw. austreten kann.
Das Lagergehäuse 315 hat auf der Rückseite des Umfangsrandes
einen Vorsprung, welcher in den Innenumfang des Motorgehäu
ses 317 eingreift. Die vordere Endfläche des Motorgehäuses
317 berührt das Lagergehäuse 315 durch eine O-Ring 331. In
den Fig. 26 und 27 besteht das Motorgehäuse 317 etwa aus
Kunststoff und weist einen Flansch 317a auf, in welchem ein
Kragen 333 zur Aufnahme eines Bolzens bzw. einer Schraube Bo
entsprechend der Durchgangsöffnung 315d des Lagergehäuses
315 angeordnet ist. Der Flansch 317a ist am anderen Ende des
zylindrischen Stützelementes 307 durch den Bolzen Bo befe
stigt, welcher in der Durchgangsöffnung des Kragens 333 und
einer Durchgangsöffnung 307b, welche am anderen Ende des
zylindrischen Stützelementes 307 entsprechend dem Kragen 333
ausgebildet ist, sowie in einer Mutter Nc, welche am anderen
Ende des zylindrischen Stützelementes 307 angeordnet ist,
positioniert ist, wobei die Mutter in den Bolzen Bo ein
greift. Wie in Fig. 27 dargestellt, sind zwei im wesentli
chen ventilatorförmige Joche 335 am Innengewinde des Motor
gehäuses 317 gegenüberliegend angeordnet, wobei jedes Joch
eine Innenfläche aufweist, an welcher zwei Magneten 337 mit
in Umfangsrichtung gekrümmten Bereichen angeordnet sind.
Wie in den Fig. 26 und 27 dargestellt, ist ein Paar von
Bürsten 339A, 339B im Motorgehäuse 317 in der Mitte des
hinteren Endes angeordnet und wird durch eine Vorspannungs
kraft einer in einer Austiefung angeordneten Schraube 341
nach vorne vorgespannt. Die Bürste 339A ist mit einem Ein
gangsanschluß 343B elektrisch verbunden, welcher am hinteren
Ende des Motorgehäuses 317 angeordnet ist. Die Bürste 339B
ist mit einem Eingangsanschluß 343A elektrisch verbunden,
welcher am hinteren Ende des Motorgehäuses 317 positioniert
ist.
Der Drehwinkelsensor 325 zum Erfassen des Drehwinkels des
Rotors 319 ist am hinteren Ende des Motorgehäuses 317 ange
ordnet und umschließt die Bürsten 339A, 339B. Wie in Fig. 27
gezeigt, weist der Drehwinkelsensor 325 ein ersten im we
sentlichen ringförmiges Erfassungselement 325A und ein
zweites Erfassungselement 325B auf, welches eine dem ersten
Erfassungselement 325A im wesentlichen gleiche Form aufweist
sowie um dieses herum angeordnet ist. Das erste Erfassungs
element 325A ist mit einem Ausgangsanschluß 325b verbunden
und liefert ein erfaßtes Ausgangssignal nach außen. Beide
Enden des zweiten Erfassungselementes 325B sind mit Aus
gangsanschlüssen 325a, 325c verbunden, und liefern jeweils
ein erfaßtes Ausgangssignal nach außen.
Der Rotor 319 besteht beispielsweise aus Kunststoffmaterial,
wie etwa Polyamidkunststoff oder einem Poly(phenylensulfid)
(PPS)-Kunststoff oder einem Flüssigkristallpolymer. Der
Rotor 319 kann auch aus einem anderen Material, wie etwa
Polypropylenkunststoff bestehen. Wie in Fig. 26 dargestellt,
bildet das vordere Ende des Rotors 319 ein Ende einer dreh
baren Welle und wird, wie oben beschrieben, durch das
Kugellager 327 drehbar gestützt. Zudem bildet das hintere
Ende das andere Ende des drehbaren Schaftes und wird durch
bin Ende einer rotorstützenden Welle 345 drehbar gestützt,
welche in eine Stützöffnung 317a, welche zwischen den
Bürsten 339A, 339B ausgebildet ist, gegen die Vorspannungs
kraft einer Druck- bzw. Sicherungsscheibe 347 eingreift. Die
rotorstützende Welle 345 ist integriert in den Rotor 319
ausgebildet und weist eine dem Rotor 319 entsprechende Achse
auf. Das andere Ende der rotorstützenden Welle 345 ist mit
einer Austiefung 345a ausgebildet. Ein Kommutator 353 ist am
hinteren Ende integriert in den Rotor 319 ausgebildet und
berührt Endflächen der Bürsten 339A, 339B. Erfassungsbürsten
355A, 355B sind am Kommutator 353 an der dem Drehwin
kelsensor 325 gegenüberliegenden Seite angeordnet und
korrespondieren zu den Erfassungselement 325A, 325B sowie
berühren diese.
In einem im wesentlichen in der Mitte des Außenumfanges des
Rotors 319 ausgebildeten Rotorkern-Aufnahmebereich ist ein
Rotorkern 349 angeordnet, um welchen eine Spule 351 ent
sprechend dessen Schlitzen gewickelt ist. Die Enden der
Spule 351 sind mit Anschlägen des Kommutators 353 elektrisch
verbunden, welche auf dessen Umfangsrand angeordnet sind.
Die beiden Enden des Rotorkerns 349 des Rotors 319 sind mit
Spulenmontagebereichen 319d, 319e ausgebildet, an welchen
die Spule 351 montiert ist. Innerhalb des Rotors 319 ist auf
der gleichen Achse eine Verjüngung 319a ausgestaltet, welche
das Ende bildet und eine vorgegebene Neigung aufweist und
eine Schraube 321 mit Innengewinde weist einen kleineren
Durchmesser als den kleinen Durchmesser der Verjüngung 319a
auf. Eine Durchgangsöffnung 319c ist mit der Austiefung 345a
der rotorstützenden Welle 345 verbunden und weist den
gleichen Durchmesser als die Austiefung 345a auf. In den
Fig. 26 und 30 ist ein Verbindungskanal 319g angeordnet, um
die Verbindung zwischen dem durch die Durchgangsöffnung 319c
und die Schraube 321 mit Innengewinde gebildeten Innenraum
und einer im Schraubenmontagebereich 319d des Rotorkerns 349
ausgebildeten Öffnung 319f zu gewährleisten, welcher am hin
teren Ende des Bereiches 319d ausgebildet ist.
Wenn somit die Spule 351, wie in Fig. 31 dargestellt, um den
Rotorkern 349 gewickelt wird, werden der durch die Schraube
321 mit Innengewinde gebildete Innenraum und der des Motor
gehäuses 317 miteinander durch den Verbindungskanal 319g und
das Spiel zwischen Bauteilen der Spule 351 verbunden, welche
im Spulenmontagebereich 319d montiert ist. Wenn demgemäß die
hin- und herbewegbare Welle 311 vorwärts bewegt wird, wird
innerhalb des Innenraumes des Motorgehäuses 317 befindliche
Luft in den durch die Schraube 321 mit Innengewinde gebilde
te Innenraum durch den Verbindungskanal 319g mit schwebenden
Staub, etc. gesaugt, welcher durch die Spule 351 eliminiert
wird. Zudem dient die eingesaugte Luft zum Kühlen der Spule
351. Andererseits wird die innerhalb des durch die Schraube
321 mit Innengewinde gebildeten Innenraum befindliche Luft
durch den Verbindungskanal 319g entspannt, wodurch eine
gleichmäßige Bewegung der hin- und herbewegbaren Welle 311
erzielt wird, wenn die hin- und herbewegbare Welle 311
zurückbewegt wird.
Die Schraube 321 mit Innengewinde des Rotors 319 weist bei
spielsweise ein trapezförmiges Gewinde mit einer vorgege
benen Ganghöhe auf und greift in ein Ende und die Mitte der
Schraube 323 mit Außengewinde der hin- und herbewegbaren
Welle 311 ein.
Die hin- und herbewegbare Welle 311 besteht aus einem
metallischem Material, wie etwa rostfreiem Stahl, und umfaßt
eine Führung 311a, welche in eine Durchgangsöffnung 319c und
die Austiefung 345a der rotorstützenden Welle 345 eingreift,
die Schraube 323 mit Außengewinde, welche in die Schraube
321 mit Innengewinde eingreift, sowie einen Ventilelement
halter 311d, an dessen einem Ende das Ventilelement 309
befestigt ist. Der Ventilelementhalter 311d weist flache
Bereiche 311e auf, die mit zwei zueinander gewandten Flächen
ausgestaltet sind. Die flachen Bereiche 311e befinden sich
in Gleitkontakt mit einer nicht dargestellten flachen Ober
fläche, welche in einem Bereich des Vorsprunges 351b des La
gergehäuses 315 ausgebildet ist, durch welches der Ventil
elementhalter 311d der hin- und herbewegbaren Welle 311
verläuft. Hierdurch wird die Rotation der hin- und herbeweg
baren Welle 311 gehindert bzw. gedämpft.
Beim sechsten Ausführungsbeispiel weist ein Rotorelement
319M (sh. beispielsweise Fig. 31) den Rotorkern 349, den
Kommutator 353 und die rotorstützende Welle 345 auf, welche
einstückig durch eine Spritzgußeinrichtung, welche etwa in
Fig. 38 dargestellt ist, gegossen wurden.
In Fig. 28 weist die Spritzgußeinrichtung eine stationäre
Stempelplatte 361 mit einer Düse 361a, welcher geschmolzenes
Kunststoffmaterial von einer nicht dargestellten Einspritz
einheit zugeführt wird, eine bewegbare Stempelplatte 375,
welche der stationären Stempelplatte 361 zugewandt ist und
durch einen Gußform-Klemmstößel 377 gestützt wird, welcher
mit einem nicht dargestellten Gußform-Klemmzylinder verbun
den ist, sowie Gußformen 365, 367, 369 auf, welche zwischen
der stationären Stempelplatte 361 und der bewegbaren Stem
pelplatte 375 angeordnet sind.
An der einen Endfläche der bewegbaren Stempelplatte 375 ist
eine ringförmige Basis 373 mit einer Bodenöffnung 373a an
geordnet, um ein Paar von Führungsstangen 363 (eine ist in
Fig. 28 dargestellt) aufzunehmen, welche von einem Ende der
stationären Stempelplatte 361 zur bewegbaren Stempelplatte
375 vorstehen. An einer Endfläche der Basis 373 ist eine
Gußform-Stützplatte 371 mit einer Durchgangsöffnung 371e
angeordnet, um die Führungsstange 363 aufzunehmen und die
Gußform 369, wie später beschrieben wird, zu stützen. Eine
Extrudierplatte 369 ist in der Basis 373 angeordnet und mit
einem Ende einer Stange 383 verbunden, welche von der Guß
form-Stützplatte 371 durch eine Durchgangsöffnung 377a des
Gußform-Klemmstößels 377 und durch eine Durchgangsöffnung
375a der bewegbaren Stempelplatte 375 vorsteht. Die Extru
dierplatte 379 wird durch Führungsstangen 381A, 381B
gleitend gestützt, so daß eine Endfläche der bewegbaren
Stempelplatte 375 mit einer Endfläche der Gußform-Stütz
platte 371 verbunden wird. Die Extrudierplatte 379 weist
Stifte 393, 391, 389 auf, welche Enden der hin- und herbe
wegbaren Welle 311 und den Rotorkern 349 des Rotors 319
entsprechend der Bewegung der Stange 383 pressen, wenn der
gegossene Rotor 319 aus der Form 369 entfernt wird.
Der Stift 393 verläuft zur Innenseite einer Form 399, welche
in der Form 369 durch eine Durchgangsöffnung 371a der Guß
form-Stützplatte 371 angeordnet ist, so daß der Stift im we
sentlichen parallel zur Führungsstange 363 verläuft. Der
Stift 391 verläuft zur einen Endfläche einer Form 395 durch
eine Durchgangsöffnung 371b der Gußform-Stützplatte 371 und
einer Durchgangsöffnung 395b der Form 395, welche in der
Form 369 angeordnet ist, so daß der Stift im wesentlichen
parallel zum Stift 393 verläuft. Der Stift 389 verläuft zu
einem Ende der Form 395 durch eine Durchgangsöffnung 371c
der Gußform-Stützplatte 371 und durch eine Durchgangsöffnung
395c der Form 395, welche in der Form 369 angeordnet ist, so
daß der Stift im wesentlichen parallel zum Stift 391 ver
läuft. Wenn somit die bewegbare Stempelplatte 375 eine von
der stationären Stempelplatte 361 beabstandete Position ein
nimmt, wird die Extrudierplatte 379 zur stationären Stempel
platte 361 entsprechend der Bewegung der bewegbaren Stempel
platte 375 bewegt. Folglich werden die hin- und herbewegbare
Welle 311 und der Rotorkern 349 des gegossenen Rotors 319
durch die Enden der Stifte 393, 389, 391 herausgedrückt.
Die Form 369 ist an einer anderen Endfläche der Gußform-Stützplatte
371 durch den Eingriff eines Bolzens 385 be
festigt, welcher die bewegbare Stempelplatte 375 und die
Form 369 durch die Durchgangsöffnungen 373b, 371d mit der
Schraube mit Innengewinde der Form 369 verbindet. Eine
Führungsstange 363 verläuft durch die Form 369 durch den
Kragen 369a. Die Form 369 weist die Form 395 zum Ausbilden
des Innenumfanges des Spulenmontagebereiches 319e auf. Die
Form 369 hat eine Oberfläche, welche mit einer Austiefung
mit vorgegebener Tiefe ausgebildet ist und durch die Aus
tiefung eine Endfläche des einstückig mit dem Rotor 319
ausgebildeten Rotorkerns 349 berührt. Die Form 399 ist an
der Form 395 in der Mitte des Innenraumes befestigt und
umfaßt einen verjüngten Vorsprung zum Ausbilden der Ver
jüngung 319a des Rotors 319 und einen Innenkanal zur
Aufnahme der Enden der hin- und herbewegbaren Welle 311 und
des Stiftes 393. Die Form 395 umfaßt ferner Formen 397,
welche parallel zur Form 399 positioniert und in Schlitzen
349a (sh. beispielsweise Fig. 25 und 31) des Rotorkerns 349
entlang des Stiftes 393 angeordnet sind.
In Fig. 29 weisen die Formen 397 einen im wesentlichen fünf
eckigen bzw. pentagonalen Querschnitt auf und entsprechen
den acht Schlitzen 349a, welche in Umfangsrichtung des
Rotorkerns 349 angeordnet sind. Jede Form 397 hat einen im
Schlitz 349a angeordneten Bereich und Seiten, welche um
einen vorgegebenen Neigungswinkel α nach innen geneigt sind.
Hierdurch wird ein vorgegebenes Spiel zwischen dem Innenum
fang des Schlitzes 349a des Rotorkerns 349 und dem Außen
umfang der Form 397 ausgebildet.
Die Form 367 ist an einer Endfläche der Form 369 angeordnet.
Die Form 367 umfaßt eine Form 367A mit einem Vorsprung 367a
zum Ausbilden des Innenumfangs des Verbindungskanals 319g
des Rotors 319, indem ein Ende der Form 395 umschlossen und
der Rotorkern 349 nach dem Gießvorgang angeordnet wird,
sowie eine Form 367B mit einem Vorsprung 367b zum Ausbilden
des Innenumfangs des Spulenmontagebereiches 319d des Rotors
319, indem das Ende der Form 395 umschlossen und der Rotor
kern 349 nach dem Gußvorgang angeordnet wird. Die Formen
367A, 367B sind zueinander annäherbar/entfernbar in Richtung
senkrecht zur Führungsstange 363 durch eine nicht darge
stellte Antriebseinheit angeordnet. Die Führungsstange 363
verläuft durch die Form 367 durch den Kragen 367c.
Die Form 365 ist an einer Endfläche gegenüber der die Ober
fläche der Form 369 berührenden Endfläche der Form 367
angeordnet. Die Form 365 umfaßt eine Form 401, in welcher
der Kommutator 353 und die rotorstützende Welle 345 nach dem
Gußvorgang angeordnet sind. Die Form 410 hat einen Zuführ
kanal 401a, welcher mit der Düse 361a der stationären Stem
pelplatte 361 verbunden ist, um geschmolzenes Kunststoff
material in die Formen 365, 367, 369 zuzuführen. Ein Durch
gang 401g ist zwischen dem Zuführkanal 401a und der Umgebung
der Austiefung 401b ausgebildet, an welchem der Kommutator
bzw. Kollektor 353 der Form 401 angeordnet wird. Somit
wirken der Innenumfang der Form 395 der Gußform 369, der
Außenumfang der Form 399, der Vorsprung 367a der Form 367A,
der Vorsprung 367b der Form 367B und die Austiefung 401b der
Form 401 zusammen, um einen Raum oder Hohlraum 403 zur Auf
nahme von geschmolzenen Kunststoffmaterial festzulegen.
Wenn das Rotorelement 319M ausgebildet wird, wird die beweg
bare Stempelplatte 375 entlang einem nicht dargestellten
Stützelement bewegt, so daß sie von der stationären Stempel
platte 361 beabstandet ist, und die Formen 367A, 367B werden
voneinander beabstandet angeordnet. Der Rotorkern 349 wird
durch die Form 397 positioniert und ist an der Endfläche der
Form 395 angeordnet. Der Kommutator bzw. Kollektor 353 und
die rotorstützende Welle 345 werden in der Austiefung 401b
der Form 401 angeordnet. Wenn die Führung 311a in die rotor
stützende Welle 345 eingreift, ist die hin- und herbewegbare
Welle 311 im Rotorkern 349 und am Innenumfang der Form 399
angeordnet. Hierdurch wird eine geeignete Einstellung der
Axialposition des Rotorkerns 349 und der Positionen des
Kommutators 353 und der rotorstützenden Welle 345 im zu
gießenden Rotor 319 ermöglicht.
Anschließend wird die bewegbare Stempelplatte 375 durch den
Gußform-Klemmzylinder entlang dem Stützelement nahe zur
stationären Stempelplatte 361 bewegt und die Formen 367A,
367B nahe aneinander angeordnet, so daß die Formen 365, 367,
369 ineinander eingreifen.
Unter einem durch den Gußform-Klemmzylinder aufgebrachten
vorgegebenen Klemmdruck bzw. Klemmkraft wird geschmolzenes
Kunststoffmaterial als Gußmaterial in den Hohlraum 403 und
das Spiel zwischen den Bauteilen und der Gußform einge
spritzt und anschließend zur Aushärtung abgekühlt.
Schließlich wird wiederum die bewegbare Stempelplatte 375
entlang dem Stützelement bewegt, um sich von der stationären
Stempelplatte 361 weg zu bewegen und die Formen 367A, 367B
werden voneinander beabstandet angeordnet. Der Rotorkern 349
und die hin- und herbewegbare Welle 311 werden durch die
Enden der Stifte 393, 389, 391 entsprechend der Extrudier
platte 379 herausgedrückt. Somit wird in den Fig. 25 und 30
das Rotorelement 319M erzielt, welches die hin- und herbe
wegbare Welle 311, den Kommutator 353, die rotorstützende
Welle 345 und den hiermit integrierten Rotorkern 349 auf
weist.
In Fig. 31 weist der Kommutator bzw. Kollektor 353 des
Rotorelementes 319M acht radiale Verbindungselemente 353a
und einen Ring 353c an dessen einem Ende auf. Acht venti
latorförmige Unterteilungen 353b sind als Isolatoren zwi
schen den acht radialen Verbindungselementen 353a angeord
net. Ein Ring 353d ist als Isolator zwischen dem Außenumfang
der rotorstützenden Welle 345 und dem Innenumfang des Ringes
353c positioniert. In den Fig. 25 und 32 werden der Innen
umfang der Schlitze 349a und beide Enden des Rotorkerns 349
mit einer Beschichtung 348i als Isolator bedeckt. In Fig. 33
ist die Spule bzw. Wicklung 351 um den Rotorkern 349 des
Rotorelementes 319M - in den Schlitzen 349a angeordnet -
gewickelt, so daß der Rotor 319 erzielt wird.
Somit wird der Rotor 319 mit der hin- und herbewegbaren
Welle 311, dem Kommutator 353, der rotorstützenden Welle 345
und dem Rotorkern 349 in integrierter Form erzielt, wodurch
Isolationsarbeit aufgrund der Ausbildung der Beschichtungs
schicht 349i auf dem Innenumfang der Schlitze 349a entfällt.
In Fig. 25 wird der Rotor 319 mit umwickelter Spule 351
gehalten, wodurch lediglich die hin- und herbewegbare Welle
311 rotiert, wie durch die doppelt gepunktete unterbrochene
Linie dargestellt, so daß die Austiefung 345a der rotorstüt
zenden Welle 345 von der Führung 311a der hin- und herbeweg
baren Welle 311 gelöst und der Bereich der Schraube 323 mit
Außengewinde in der Nähe des Ventilelementhalters 311d in
die Verjüngung 319a des Rotors 319 in gelöster Form bewegt
wird.
Zudem werden das Motorgehäuse 317 und das Lagergehäuse 315
vorbereitet, welche durch Spritzgießen zusammen mit den
Jochen 135, den Magneten 137 und dem Drehwinkelsensor 325
vorgeformt werden. Die Schraube 321 mit Innengewinde des
Rotors 319 und die Schraube 323 mit Außengewinde der hin- und
herbewegbaren Welle 311, deren Enden in Eingriff stehen,
sind in einem Raum angeordnet, welcher durch das Motorgehäu
se 317 und das Lagergehäuse 315 an vorgegebener Position,
wie in Fig. 26 dargestellt, festgelegt ist. Somit ist die
Montage des Rotors 319 im Hauptelement 305 des Elektro
motores vervollständigt.
Fig. 34 und 35 zeigen ein siebtes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, welches im wesentlichen dem des
sechsten Ausführungsbeispiels entspricht, ausgenommen, daß
ein Rotorelement 405 eine Rotationswelle 407 aufweist,
welche koaxial in den Rotorkern 349 im Innenbereich inte
griert ist. Beim in Fig. 25 dargestellten sechsten Ausfüh
rungsbeispiel ist die hin- und herbewegbare Welle 311 im
Rotorkern 349 angeordnet, wohingegen das Rotorelement 319M
mit einem Ende drehbar gestützt wird oder die rotorstützende
Welle 345 in die Austiefung 317a eingreift und das andere
Ende in das Kugellager 327 eingreift.
In Fig. 34 weist das Rotorelement 405 die Rotationswelle 407
auf, deren eines Ende durch eine Stützöffnung eines Lagers
Beb des Motors 317 drehbar gestützt wird und das andere Ende
durch eine Innenspur eines Kugellagers Bef des Lagergehäuse
315 drehbar gestützt wird. Eine Verjüngung 405a mit vorgege
bener Konizität ist axial am Rotorelement 405 auf dem Innen
umfang auf der Seite ausgebildet, von welcher das andere
Ende der Rotationswelle 407 vorsteht.
Das Rotorelement 405 wird mit der in Fig. 35 dargestellten
Spritzgußeinrichtung ausgebildet. In Fig. 35 ist in der Form
395 in der Mitte eine Form 411 mit einem Vorsprung 411a zum
Ausbilden der Verjüngung 405a des Rotorelementes 405 ange
ordnet. Die Form 411 umfaßt ferner einen Innenumfang 411b
zur Aufnahme der Rotationswelle 407 sowie ein Ende des
Stiftes 393. Ein Ende der Rotationswelle 407 ist derart
positioniert, daß es eine Austiefung 401b einer Form 401
berührt und das andere Ende berührt ein Ende des Stiftes
393. Die gleichen Vorgänge, wie beim sechsten Ausführungs
beispiel werden aufeinanderfolgend durchgeführt, um das Ro
torelement 405 zu erzielen. Somit wird durch das siebte Aus
führungsbeispiel die gleiche Wirkung wie durch das sechste
Ausführungsbeispiel erreicht.
Die Fig. 36 und 37 zeigen ein achtes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, welches im wesentlichen dem sechsten
Ausführungsbeispiel entspricht, ausgenommen, daß ein Rotor
element 409 eine Stützwelle 409b aus Kunststoffmaterial
umfaßt, welches koaxial mit dem Motorkern 349 und mit einem
Ende des Kommutators 353 integriert ausgebildet ist.
In Fig. 36 wird ein Ende des Rotorelementes 409 oder ein
Ende der Stützwelle 409b durch eine Stützöffnung eines
Lagers Beb′ des Motorgehäuses 317 und das andere Ende durch
eine Rotationswelle 511 drehbar gestützt, welche in eine
Innenspur eines Kugellagers Bef′ des Lagergehäuses 315
eingreift. Eine Verjüngung 511a ist an einem Ende der Rota
tionswelle 511 ausgebildet. Zudem ist eine Verjüngung 409a
am Rotorelement 409 auf dem Außenumfang mit vorgegebener
Konizität entsprechend der Verjüngung 311a der Rotations
welle 511 ausgebildet und kann in diese eingreifen.
Das Rotorelement 409 wird, wie in Fig. 37 dargestellt, durch
eine Spritzgußmaschine hergestellt. In Fig. 37 ist in der
Mitte der Form 395 eine Form 413 mit einem Vorsprung 413a
angeordnet, um die Verjüngung 409a des Rotorelementes 409
auszubilden. Die Form 413 umfaßt ferner einen Innenumfang
413b zur Aufnahme eines Endes eines Stiftes 415. Die Aus
tiefung 401c ist in der Mitte der Austiefung 401b der Form
401 angeordnet und bildet die Stützwelle 409b.
Eine Form 417 ist um die Form 395 angeordnet. Die Form 417
umfaßt eine Form 417A mit einem Vorsprung 417a zum Ausbilden
des Innenumfanges des Spulenmontagebereiches 319d des Rotor
elementes 409, indem das Ende der Form 395 und der Rotorkern
349 umschlossen wird, sowie eine Form 417B mit einem Vor
sprung 417b, zum Ausbilden des Innenumfanges des Spulenmon
tagebereiches 319d des Rotorelementes 409, indem das Ende
der Form 395 und der Rotorkern 349 umschlossen werden. Der
Kommutator 353 ist relativ zum Rotorkern 349 axial positio
niert, indem die Form 401 in der Austiefung 401b angeordnet
wird. Die gleichen Vorgänge wie beim sechsten Ausführungs
beispiel werden nacheinander durchgeführt, um das Rotor
element 409 zu erzielen. Somit erreicht das achte Ausfüh
rungsbeispiel die gleiche Wirkung wie das sechste Ausfüh
rungsbeispiel.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine
Antriebsschneckeneinheit mit einem mit einer Schraube 21 mit
Innengewinde ausgebildeten Rotor 19 und einer hin- und her
bewegbaren Welle 11, welche im Rotor 19 angeordnet ist und
in Axialrichtung des Rotors 19 entsprechend dessen Rotation
vorwärts und rückwärts bewegt wird. Die hin- und herbewegba
re Welle umfaßt eine Schraube 23 mit Außengewinde mit einem
ersten Bereich, welcher in die Schraube 21 mit Innengewinde
des Rotors 11 eingreift sowie einen zweiten Bereich, welcher
von der Schraube 21 mit Innengewinde gelöst ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur bei einem Elektro
motor, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, anwend
bar, sondern kann auch bei anderen rotierenden Elektromoto
ren eingesetzt werden.
Claims (24)
1. Antriebsschneckeneinheit, mit:
einem mit einem Innengewindeabschnitt (21) ausgebildeten Rotor (19); und
einer in dem Rotor (19) angeordneten hin- und herbeweg baren Welle (11), welche in Axialrichtung des Rotors (19) entsprechend dessen Rotation vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle (11) einen Außengewindeabschnitt (23) aufweist, welcher einen ersten in den Innengewindeabschnitt (21) des Rotors (19) eingreifenden Bereich und einen hiervon gelösten Bereich aufweist.
einem mit einem Innengewindeabschnitt (21) ausgebildeten Rotor (19); und
einer in dem Rotor (19) angeordneten hin- und herbeweg baren Welle (11), welche in Axialrichtung des Rotors (19) entsprechend dessen Rotation vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle (11) einen Außengewindeabschnitt (23) aufweist, welcher einen ersten in den Innengewindeabschnitt (21) des Rotors (19) eingreifenden Bereich und einen hiervon gelösten Bereich aufweist.
2. Antriebsschneckeneinheit nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Bereich des Außengewinde
abschnittes (23) der hin- und herbewegbaren Welle (11)
einen größeren Außendurchmesser als dessen erster
Bereich aufweist.
3. Antriebsschneckeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Bereich mit einer Be
schichtung (223a) ausgebildet ist.
4. Antriebsschneckeneinheit nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Beschichtung (223a) durch Elektro
platieren, Tauchbeschichten, Besprühen, Spritzgießen
oder Anwendung eines wärmekontrahierenden Elementes
erzeugt wird.
5. Antriebsschneckeneinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtung (223a) eine
entsprechend den Gießeigenschaften des Materials des
Rotors (19) festgelegte Dicke aufweist.
6. Antriebsschneckeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich des
Außengewindeabschnittes (123) der hin- und herbewegbaren
Welle (111) eine effektive verjüngte Eingriffsfläche
(LS2) mit vorgegebener Axialneigung aufweist.
7. Antriebsschneckeneinheit nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die vorgegebene Axialneigung der
effektiv verjüngten Eingriffsfläche (LS2) entsprechend
den Gießeigenschaften des Materials des Rotors (19)
festgelegt wird.
8. Antriebsschneckeneinheit nach einem der Ansprüche 2 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außengewindeabschnitt
(223) der hin- und herbewegbaren Welle (211) eine
Schmiermittelschicht (224) zumindest auf dessen zweiten
Bereich aufweist.
9. Antriebsschneckeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (19) aus
Kunststoffmaterial besteht.
10. Antriebsschneckeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und herbewegbare
Welle (11) aus metallischem Material besteht.
11. Verfahren zum Herstellen einer Antriebsschneckeneinheit,
mit den Schritten:
Positionieren einer hin- und herbewegbaren Welle (11) in einer Form, so daß deren Außengewindeabschnitt (23) eine der Achse des Rotors (19) entsprechende Achse aufweist;
Einspritzen eines geschmolzenen Materials in die Form; und
Abkühlen des geschmolzenen Materials, so daß der Rotor (19) mit einem Innengewindeabschnitt (21) ausgebildet wird.
Positionieren einer hin- und herbewegbaren Welle (11) in einer Form, so daß deren Außengewindeabschnitt (23) eine der Achse des Rotors (19) entsprechende Achse aufweist;
Einspritzen eines geschmolzenen Materials in die Form; und
Abkühlen des geschmolzenen Materials, so daß der Rotor (19) mit einem Innengewindeabschnitt (21) ausgebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Außengewindeabschnitt (23) der hin- und herbewegba
ren Welle (11) einen ersten in den Innengewindeabschnitt
(21) des Rotors (19) eingreifenden Bereich und einen
zweiten Bereich aufweist, welcher hiervon gelöst ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Bereich des Außengewindeabschnittes (23)
einen größeren Außendurchmesser als der erste Bereich
aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekenn
zeichnet durch den Schritt:
Aufbringen einer Beschichtung (23a) auf den zweiten Bereich des Außengewindeabschnittes (23).
Aufbringen einer Beschichtung (23a) auf den zweiten Bereich des Außengewindeabschnittes (23).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschichtung (23a) durch Elektroplatieren, Tauchbe
schichten, Besprühen, Spritzgießen oder Anwendung eines
Wärmekontraktionselementes erzeugt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich
net, daß die Beschichtung (23a) eine entsprechend den
Spritzgußeigenschaften des Materials des Rotors (219)
festgelegte Dicke aufweist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Bereich des Außengewinde
abschnittes (123) der hin- und herbewegbaren Welle (111)
eine effektive verjüngte Eingriffsfläche (LS2) mit
vorgegebener Axialneigung aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorgegebene Axialneigung der effektiven verjüngten
Eingriffsfläche (LS2) entsprechend den Spritzgußeigen
schaften des Materials des Rotors (219) festgelegt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, gekenn
zeichnet durch den Schritt:
Aufbringen einer Schmiermittelschicht (224) auf den Außengewindeabschnitt (223) der hin- und herbewegbaren Welle (211) zumindest auf dessen zweiten Bereich.
Aufbringen einer Schmiermittelschicht (224) auf den Außengewindeabschnitt (223) der hin- und herbewegbaren Welle (211) zumindest auf dessen zweiten Bereich.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor (19) aus Kunststoffmate
rial besteht.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die hin- und herbewegbare Welle (11)
aus metallischem Material besteht.
22. Elektromotor, mit:
einem mit einem Innengewindeabschnitt (21) gebildeten Rotor (19);
einer in dem Rotor (19) angeordneter hin- und herbeweg baren Welle (11), welche in Axialrichtung des Rotors (19) entsprechend dessen Rotation vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle (11) einen Außengewindeabschnitt (23) aufweist, welcher einen ersten in die Schraube (21) mit Innengewinde des Rotors (19) eingreifenden Bereich und einen zweiten hiervon gelösten Bereich aufweist;
einem Gehäuse, welches Lager (27) zum drehbaren Stützen der Enden des Rotors (19) sowie Magneten (35) aufweist, welche am Innenumfang des Gehäuses angeordnet sind; und
einen am Außenumfang des Rotors (19), den Magneten (35) zugewandten, Rotorkern (49), welcher eine umwickelte Spule (51) aufweist.
einem mit einem Innengewindeabschnitt (21) gebildeten Rotor (19);
einer in dem Rotor (19) angeordneter hin- und herbeweg baren Welle (11), welche in Axialrichtung des Rotors (19) entsprechend dessen Rotation vorwärts und rückwärts bewegt wird, wobei die hin- und herbewegbare Welle (11) einen Außengewindeabschnitt (23) aufweist, welcher einen ersten in die Schraube (21) mit Innengewinde des Rotors (19) eingreifenden Bereich und einen zweiten hiervon gelösten Bereich aufweist;
einem Gehäuse, welches Lager (27) zum drehbaren Stützen der Enden des Rotors (19) sowie Magneten (35) aufweist, welche am Innenumfang des Gehäuses angeordnet sind; und
einen am Außenumfang des Rotors (19), den Magneten (35) zugewandten, Rotorkern (49), welcher eine umwickelte Spule (51) aufweist.
23. Elektromotor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (19) mit einem Kanal (19g) ausgebildet
ist, welcher eine Verbindung eines durch den Innenge
windeabschnitt (21) des Rotors (19) festgelegten Raumes
mit einer Öffnung eines Spulenmontagebereiches (19d) des
Rotorkernes (49) sicherstellt.
24. Elektromotor, mit:
einem Rotor (19) mit einem Schaft;
einem Gehäuse, welches Lager (27) zum drehbaren Stützen des Schaftes des Rotors (19) sowie Magneten (35) auf weist, welche am Innenumfang des Gehäuses angeordnet sind; und
einem am Außenumfang des Rotors (19), den Magneten (35) zugewandten, Rotorkern (49), welche eine umwickelte Spule (51) aufweist,
wobei der Schaft des Rotors (19) und der Rotorkern (49) ineinander integriert sind.
einem Rotor (19) mit einem Schaft;
einem Gehäuse, welches Lager (27) zum drehbaren Stützen des Schaftes des Rotors (19) sowie Magneten (35) auf weist, welche am Innenumfang des Gehäuses angeordnet sind; und
einem am Außenumfang des Rotors (19), den Magneten (35) zugewandten, Rotorkern (49), welche eine umwickelte Spule (51) aufweist,
wobei der Schaft des Rotors (19) und der Rotorkern (49) ineinander integriert sind.
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