DE3534382A1 - Verfahren zur einstellung des axialspiels zwischen dem rotor und dem stator eines motors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstel­ lung des Axialspiels zwischen dem Rotor und dem Stator eines Motors gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1; ein der­ artiges Verfahren ist durch das Europäische Patent 0 065 585 bekannt.

Bei dem bekannten Verfahren wird eine zwischen Rotorwel­ le und die Rotorwelle umgreifendem Kragen einer Isolier­ endscheibe in einer Wellenbohrung des Kragens radial beidseitig im Preßsitz vormagaziniert gehaltene Ver­ schiebehülse zur Einstellung des Axialspiels von einer spielfreien Axiallage ausgehend um das Axialspielmaß weiter in die Wellenbohrung des Kragens eingedrückt. Es hat sich gezeigt, daß nur bei Einhaltung geringer Tole­ ranzwerte für die zur Axialspieleinstellung gegeneinan­ der zu verschiebenden Bauteile des Motorteils einerseits und der Verschiebehülse andererseits eine definierte Axialverschiebung der Verschiebehülse, insbesondere bei in einer Automatenfertigung dazu maschinell auf die Ver­ schiebehülse aufgebrachtem Druck, möglich ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch bei für die Serienfertigung von Massenprodukten, z.B. der Herstellung von Kommutator-Kleinmotoren für Kfz-Lüf­ terantriebe, üblichen Toleranzwerten für die zusammenzu­ montierenden Bauteile eine genaue und betriebssichere Axialspiel-Einstellung gewährleisten zu können.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, bei der Einstellung des Axialspiels mit relativ geringem axialen Druck die Distanzhülse relativ zum aufnehmenden Motorteil auch um kleine definierte Einstellwege unab­ hängig von einem aufgrund streuender Toleranzwerte unter­ schiedlichen Preßdruck axial gegeneinander zu verschieben. Werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung Distanzhülse und aufnehmendes Motorteil aus Kunststoff gefertigt und als Gleitflüssigkeit ein diffusionsklebendes Lösungsmittel, insbesondere in vorteilhafter Weise bei aus Polyamid her­ gestellten Motorteilen und Verschiebehülsen eine Resorcin- Lösung verwendet, so kann die Gleitflüssigkeit gleichzeitig dazu benutzt werden, die Distanzhülse nach dem Einstellen des Axialspiels in ihrer endgültigen Einstellposition relativ zum Motorteil zusätzlich zu sichern, da die durch die Gleitflüssigkeit angelösten gegenseitigen Gleitflächen von Motorteil und Distanzhülse anschließend gegeneinander verschweißt bzw. verklebt sind.

Um einerseits das Anlösen und damit das Gleiten der Ver­ schiebehülse zu verbessern und andererseits nach der Einstellung das gegenseitige Verschweißen zu beschleuni­ gen und damit den Rotor für den weiteren Montageablauf möglichst frühzeitig wieder freigeben zu können, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorge­ sehen, daß die mit Gleitflüssigkeit benetzten Teile vor und/oder nach Einstellung des Axialspiels einer Wärme­ behandlung ausgesetzt werden.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines schema­ tisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeich­ nung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen ersten dauermagneterregten Kleinmotor,

Fig. 2 einen vergrößerten Detailausschnitt aus Fig. 1 im Bereich des Kragens der rechten Isolierendscheibe vor der Einstellung des Axialspiels,

Fig. 3 den vergrößerten Detailausschnitt gemäß Fig. 2 nach der Einstellung des Axialspiels und dem gegensei­ tigen Verschweißen bzw. Verkleben von Verschiebe­ hülse einerseits und Kragen der Isolierendscheibe andererseits,

Fig. 4 einen axialen Längsschnitt durch einen weiteren dauermagneterregten Kleinmotor in einem ersten Vormontagezustand mit auf dem rechten Ende der Rotorwelle aufgeschobenen Zylinderlager vor der Einstellung des Axialspiels;

Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 mit zusätzlich am rech­ ten Motorende montiertem Lagerschild vor der Ein­ stellung des Axialspiels,

Fig. 6 die Anordnung gemäß Fig. 5 nach der Einstellung des Axialspiels durch axiales Verschieben des rechten Zylinderlagers und nach dem Verschweißen mit der Lagerschildhülse,

Fig. 7 einen axialen Längsschnitt durch einen dritten dauermagneterregten Kleinmotor mit Kalottenlage­ rung vor der Einstellung des Axialspiels,

Fig. 8 die Anordnung nach Fig. 7 nach der Einstellung des Axialspiels durch axiales Verschieben der Kalottenlagerung und nach dem Verschweißen der Kaloten-Lageraufnahme in der Lagerschildhülse.

Fig. 1 zeigt einen Dauermagnet-Kommutatormotor. An der Innenumfangsfläche des Statorgehäuses 7 sind das Magnet­ feld erzeugende Dauermagnete 8, 9 angeordnet. Stirnseitig sind am Statorgehäuse 7 Lagerbügel 4, 5 befestigt. Die Lagerbügel 4, 5 nehmen Kalottenlager auf, in denen eine Rotorwelle 2 drehbar gelagert ist. Auf die Rotorwelle 2 ist ein Rotorblechpaket 1, z.B. im Preßsitz gehalten. Auf dem linken Wellenende der Rotorwelle 2 ist inner­ halb des Gehäuses ein Kommutator 14 aufgeklebt.Bürsten­ halter 12, 13 sind in hier nicht näher dargestellter Wei­ se in einer statorgehäusefesten Bürstenbrücke gelagert und mit der äußeren Anschlußleitung verbunden. An die Lamellen des Kommutators 14 sind die Wicklungsenden der gewickelten Rotorwicklung angeschlossen, von der in Fig. 1 die stirnseitigen Wickelköpfe dargestellt sind.

Zur elektrischen Isolierung der Wickelköpfe gegenüber den Stirnseiten des Rotorblechpaketes 1 und gegenüber der Rotorwelle 2 sind Kunststoff-Isolierendscheiben mit je einem axial angeformten und zumindest im Bereich der Wickelköpfe die Rotorwelle 2 übergreifenden Kragen vor­ gesehen. Die rechte Isolierendscheibe wird darüber hin­ aus nicht nur zur Isolierung der Wicklung gegenüber dem Rotorblechpaket 1 und der Rotorwelle 2 sondern auch zur Axialspieleinstellung mittels einer Verschiebehülse 3 A mitbenutzt. Die Ausgestaltung der Isolierendscheibe und insbesondere des an diese Isolierendscheibe angeformten axialen Kragens 31 sowie der in diesem Kragen erfindungs­ gemäß gehalterten und nach der Einstellung fixierten Ver­ schiebehülse 3 A ist in den Detailausschnittbildern gemäß Fig. 2 und Fig. 3 deutlicher hergestellt. Zur Typenverein­ heitlichung ist an der linken Seite des Rotorblechpaketes 1 der gleiche Typ einer Isolierendscheibe benutzt, obwohl hier eine Verschiebehülse im vorliegenden Fall nicht vor­ gesehen ist.

Der axial angeformte Kragen 31 der Isolierendscheibe weist eine zur Rotorwelle 2 konzentrische innere Wellen­ bohrung 33 auf, in die die außen leicht konisch anstei­ gende Verschiebehülse 3 A eingepreßt ist. Bei der Her­ stellung der Isolierendscheibe ist gleichzeitig die Ver­ schiebehülse 3 A mitgefertigt und bereits durch Einpressen bis zu einer bestimmten axialen Tiefe in die Ausnehmung 33 im Sinne eines einheitlichen, vormontierbaren Bau­ teils vorgefügt.

Zur Vergrößerung der Anlagefläche zwischen der Kalotte 4 und der Verschiebehülse 3 A weist diese an ihrer der Ka­ lotte zugewandten Stirnseite eine radial überkragende Schulter 32 auf. Beim Aufdrücken der Isolierendscheibe mit der vorgefügten Verschiebehülse 3 A drückt das ent­ sprechende Werkzeug gleichartig auf die Stirnseite der Isolierendscheibe als auch der Verschiebehülse 3 A. Nach der Montage des Lagerbügels 5 kann ein eventuell zu ge­ ringes axiales Spiel durch bekannte, z.B. in der ein­ gangs genannten Druckschrift beschriebene, Maßnahmen vergrößert werden.

Selbstverständlich ist vor der eigentlichen Axialspiel­ einstellung die Verschiebehülse 3 A nur so weit in die Ausnehmung 33 des Kragens 31 einzuschieben, daß die ver­ bleibende Einschubstrecke unter Berücksichtigung des ge­ wünschen einzuhaltenden Axialspiels noch ein hinreichen­ des weiteres Einschieben in die Ausnehmung 33 des Kra­ gens 31 der Isolierendscheibe ermöglicht.

Fig. 2 zeigt den Montagezustand unmittelbar vor der Ein­ stellung des Axialspiels mit entsprechend weit aus dem Kragen 31 der Isolierendscheibe nach rechts herausgescho­ benem, außen mit einer geringen in Achsrichtung anstei­ genden Konizität versehenen Verschiebehülse 3 A. Mittels einer Dosieranlage 18 wird eine Resorcin-Lösung als Gleitflüssigkeit 34 aus einem Vorratsbehälter 19 auf die Verschiebehülse 3 A im Bereich der Gleitfläche zum Kragen 31 aufgeträufelt. Mittels eines hier nicht dargestellten Heißluftföhns oder einer UV-Wärmestrahlung kann das ge­ gebenenfalls zusätzlich gewünschte Anlösen von Verschie­ behülse 3 A und Kragen 31 beschleunigt werden.

Durch diese Maßnahmen kann anschließend die gleichzeitig z.B. als Anlaufbuchse dienende Verschiebehülse 3 A um das gewünschte definierte Maß zur Gewährleistung des erforder­ lichen Axialspiels in die Wellenbohrung 33 des Kragens 31 genau dosiert ohne Gefahr einer nur ruckweisen Bewegung aufgrund zu großer Trocken-Preßsitzreibung zwischen Ver­ schiebehülse und Kragen bewegt werden.

Fig. 3 zeigt den Montagezustand nach der Einstellung des Axialspiels, bei dem die Verschiebehülse 3 A um das defi­ nierte Einstellmaß in den Kragen 31 der Isolierendschei­ be eingedrückt ist. Im Wandungsbereich 35 sind Verschiebe­ hülse 3 A und Kragen 31 nach Verdunstung der Gleitflüssig­ keit 34, gegebenenfalls wiederum durch Wärmeeinwirkung beschleunigt, miteinander verschweißt.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine weitere Ausführung eines Dauermagnet-Kommutatormotors mit einer erfindungsgemäßen Gleitverschiebung und anschließenden Fixierung des ver­ schobenen Einstellmittels mittels des Gleitmittels. An der Innenumfangsfläche des Statorgehäuses 7 sind wiede­ rum das Magnetfeld erzeugende Dauermagnetschalen 8, 9 an­ geordnet. Beim fertigmontierten Motor sind gemäß Fig. 4, 5 an beiden stirnseitigen Enden des Statorgehäuses 7 je ein Lagerbügel 5 bzw.6 befestigt. Der linke Lagerbügel 6 nimmt dabei in einer Lageraufnahme 61 ein übliches Ka­ lottenlager 4 auf; im rechten Lagerbügel 5 ist in einer angeformten Kunststoff-Lagerhülse 51 ein Kunststoff-Zylin­ derlager 3 eingedrückt. In den Lagern 5, 6 ist eine Rotor­ welle 2 mit einem bewickelten Rotor-Blechpaket 1 und einem Kommutator 14 drehbar gelagert. Bürstenhalter 12, 13 sind auch hier in nicht näher dargestellter Weise in einer statorgehäusefesten Bürstenbrücke schwenkbar gela­ gert und mit einer äußeren Anschlußleitung verbunden.

Fig. 1 zeigt den Dauermagnet-Kommutatormotor in einem Vor­ montagezustand unmittelbar vor der Einstellung des Axial­ spiels; dazu ist auf der bereits im linken Lagerbügel 6 gelagerten Rotorwelle 2 von ihrem rechten noch freien Ende her das Zylinderlager 3 B soweit aufgeschoben, bis es mit einem Anlaufbund gegen die rechte Stirnseite des Kommutators 14 anliegt; wie zuvor für das Beispiel ge­ mäß Fig. 2, 3 beschrieben, wird nun über eine Dosieranlage 18 eine Gleitflüssigkeit 34 aus einem Vorratsbehälter 19 auf die Gleitfläche des Zylinderlagers 3 B aufgeträufelt. Gemäß Fig. 2 ist dann der rechte Lagerbügel 51 an das Statorgehäuse 7 anmontiert und dabei die Lagerhülse 51 des rechten Lagerbügels 5 im Preßsitz auf die Außengleit­ fläche des Zylinderlagers 3 B im Sinne einer axial spiel­ freien Rotormontage aufgeschoben. Auch in diesem Montage­ zustand kann, z.B. durch eine Öffnung im Lagerbügel 5, Gleitflüssigkeit auf die Gleitfläche zwischen Zylinder­ lager 3 B und Lagerschildhülse 51 aufgeträufelt werden.

Zur Einstellung des Axialspiels wird nun gemäß Fig. 3 durch axialen Zusatzdruck auf das linke Ende der Rotor­ welle 2 unter Überwindung des betriebsmäßigen Preßsitz- Druckes zwischen der Lagerhülse 51 und dem Zylinderla­ ger 3 B der gesamte Rotor um das vorgesehene Axialspiel a nach rechts in Richtung A 1 gedrückt, wobei das Zylinder­ lager 3 B um eben dieses Axialspielmaß a axial weiter in die Lagerhülse 51 eingedrückt wird. In Fig. 3 ist der Rotor nach diesem Eindrücken des Zylinderlagers 3 B in die Lagerhülse 51 wieder durch axiales Zurückbewegen in Rich­ tung A 2 in seiner Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellt, so daß zwischen der rechten Stirnseite des Kommutators 14 und der linken Stirnseite des Anlaufbun­ des des Zylinderlagers 3 B das Axialspiel a gewährleistet ist.

Die vorbeschriebene erfindungsgemäße Einstellung des Axialspiels ist also dadurch gekennzeichnet, daß ausge­ hend von einer zunächst axialspielfreien gegenseitigen Montage von Stator und Rotor durch axiales Verschieben des Rotors das Zylinderlager 3 B über eine fest mit der Rotorwelle 2 verbundene Abstützung, im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 2 dem Kommutator 14, um das Maß des Axialspiels a in die Lagerschildhülse 51 weiter hineingeschoben wird.

Eine weitere vorteilhafte Einstellung des Axialspiels dadurch möglich, daß ausgehend von einer axialspielent­ sprechenden oder axialspielgrößeren gegenseitigen Monta­ ge von Stator und Rotor dieser aus einer zu dem Zylinder­ lager 3 B gegenüberliegenden Kalottenlager 4 axialspiel- Anordnung um das Axialspielmaß a in Richtung A 1 des Zylinderlagers 3 B verschoben wird und dann das Zylinder­ lager 3 B bis zur spielfreien Anlage gegen ein mit der Rotorwelle 2 fest verbundenes benachbartes Anlaufteil, im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dem Kommutator 14, in seiner Lagerschildhülse 51 axial vor­ geschoben wird.

Im allgemeinen wird bei Montage des erfindungsgemäß auf­ gebauten Motors von einer senkrechten Montagerichtung ausgegangen, so daß sich z.B. die im letztgenannten Fall erläuterte axialspielsfreie Anordnung des Rotors an dem dem Zylinderlager 3 B gegenüberliegenden Kalottenlager 4 selbsttätig ergibt, da sich die senkrechte Montage von dem als untere Auflage dienenden Lagerbügel 6 ausgehend in axialer Richtung aufbaut. Bei der senkrechten Montage kann die Gleitflüssigkeit auch in besonders einfacher Weise dann vom oberen axialen Ende des Zylinderlagers 3 B aufgeträufelt werden.

Im Wandungsbereich 35 sind gemäß Fig. 6 die Außenfläche des Zylinderlagers 3 B und die Innenfläche der Lagerschild­ hülse 51 miteinander verschweißt.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführung eines erfindungsgemäß mit einer fixierten Axialspieleinstellung versehenen Dauermagnet-Kommutatormotors. An der Innenumfangsfläche des Statorgehäuses 7 sind wiederum das Magnetfeld erzeu­ gende Dauermagnetschalen 8, 9 angeordnet. Stirnseitig sind am Statorgehäuse 7 Lagerbügel 5, 6 befestigt. Die Lager­ bügel 5, 6 nehmen nunmehr Kalottenlagerungen 3, 4 auf, in denen eine Rotorwelle 2 drehbar gelagert ist. Auf der Rotorwelle 2 ist ein bewickeltes Rotor-Blechpaket 1 be­ festigt. Auf dem linken Wellenende der Rotorwelle 2 ist innerhalb des Statorgehäuses ein Kommutator 14 aufgeklebt. Bürstenhalter 12, 13 sind in hier nicht näher dargestell­ ter Weise statorgehäuseseitig gelagert und mit einer äußeren Anschlußleitung verbunden. An die Lamellen des Kommutators 14 ist die in die Nuten des Rotorblechpake­ tes 1 eingebrachte Rotorwicklung angeschlossen. Zwischen der linken Kalottenlagerung 4 und dem Kommutator 14 ist eine Anlaufscheibe angeordnet, zwischen dem rechten Ende des Rotor-Blechpaketes 1 und der rechten Kalottenlagerung 3 ist auf der Rotorwelle 2 eine Distanzbuchse 10 mit einem Anlaufbund vorgesehen.

Während am linken Ende des in Fig. 1, 2 dargestellten Dauer­ magnet-Kommutatormotors die zur Lagerung der Rotorwelle 2 vorgesehene Kalottenlagerung 4 von Anfang an als Festlager in der Lageraufnahme des linken Lagerbügels 4 angeordnet ist, kann zur Einstellung eines definierten, die Toleran­ zen des jeweils zusammengebauten Motors berücksichtigen­ den Axialspiels die rechte Kalottenlagerung 3 C in ihrer Kunststoff-Lagerschildhülse 51 des rechten Lagerschildes 5 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage mit einem Null-Axial­ spiel um die Wegstrecke des definierten Axialspiels an in die in Fig. 2 dargestellte Axialspiellage nach axial rechts verschoben werden; dazu ist eine äußere Kunststoff Lager­ aufnahme 36 vorgesehen, die radial außen eine zylindrische, der Bohrung der Lagerschildhülse 51 entsprechende Umfangs­ fläche aufweist und radial innen und axial außen die Ka­ lotte 37 mit einer pfannenförmigen Wölbung umfaßt, die axial innen durch eine an der eingedrückten Kalotte 37 anliegenden Klemmbrille 38 verschlossen wird. Zu Beginn der Montage des Dauermagnet-Kommutatormotors wird daher zweckmäßigerweise das in der Lagerschildhülse 51 im Gleit- Preßsitz gehaltene Kalottenlager 3 C soweit nach links in Richtung A 1 geschoben, daß nach dem Zusammenbau, jedoch vor der Einstellung des Axialspiels ein spielfreier Sitz des Rotors relativ zum Stator gewährleistet ist. Durch ein axiales Vordrücken des Rotors in Richtung A 2 auf das rechte Kalottenlager um das definierte Maß a des Axialspiels kann dann in einem einfachen Handhabungsvorgang ohne Notwendig­ keit eines Vergleiches bzw. Messens des jeweiligen Ist- und Soll-Axialspiels die gewünschte Axialspieleinstellung vor­ genommen werden.

Einerseits zur Gewährleistung eines ruckfreien Verschie­ bens des rechten Kalottenlagers 3 in der Lagerschildhül­ se 51 bei der Einstellung des Axialspiels und anderer­ seits zur anschließenden besonders guten Fixierung des Kalottenlagers 3 C in der Lagerschildhülse 51 nach der Einstellverschiebung ist auch hier nach der Erfindung vorgesehen, die Gleitfläche zwischen der Lageraufnahme 36 und der Lagerschildhülse 51 mit einer Gleitflüssig­ keit 34 aus dem Vorratsbehälter über die Dosieranlage 18 zu beträufeln, die zunächst als Schmiermittel den Gleit­ vorgang begünstigt und anschließend die beiden Bauteile im Wandungsbereich 35 fest miteinander verbindet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Einstellung des Axialspiels zwischen dem Rotor und dem Stator eines Motors mittels einer Distanzhülse, die betriebsmäßig in einem Motorteil lage­ fixiert angeordnet jedoch zur Einstellung des Axial­ spiels relativ zu dem Motorteil axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Axialverschieben der Distanzhülse zur Einstel­ lung des Axialspiels die Gleitfläche zwischen dem Motor­ teil und der Distanzhülse mit einer Gleitflüssigkeit (34) benetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch die Anwendung auf eine in eine Wellen­ bohrung (33) eines axial vorstehenden Kragens (31) einer Isolierendscheibe einschiebbare, zur Rotorwelle (2) und zum Kragen (31) im Preßsitz gehaltene Verschiebehülse (3 A), deren Außengleitfläche zur Innenfläche der Wellen­ bohrung (33) hin mit der Gleitflüssigkeit (34) benetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch die Anwendung auf ein in eine Lagerschild­ hülse (51) einschiebbares, zur Lagerschildhülse (51) im Preßsitz gehaltenes Zylinderlager, dessen Außengleitfläche zur Lagerschildhülse (51) hin mit der Gleitflüssigkeit (34) benetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch die Anwendung auf eine in eine Lagerschild­ hülse (51) einschiebbare, über ihre äußere Lageraufnahme (36) zur Lagerschildhülse (51) im Preßsitz gehaltene Ka­ lottenlagerung (3 C), deren Lageraufnahme-Außengleitfläche zur Lagerschildhülse (51) hin mit der Gleitflüssigkeit (34) benetzt ist.

5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorteil und die darin im Preßsitz gehaltene, zur Einstellung des Axialspiels axial verschiebbare Distanz­ hülse aus Kunststoff, insbesondere aus Thermoplast, ge­ fertigt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5 mit einem Motorteil bzw. einer Distanzhülse aus Thermoplast, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitflüssig­ keit (34) ein diffusionsklebefähiges Lösungsmittel ver­ wendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 mit einem Motorteil bzw. einer Distanzhülse aus Polyamid, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitflüssig­ keit (34) eine Resorcin-Lösung verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Gleitflüssigkeit (34) eine Lösung aus 75 g Resorcin-Salz und 100 ml Spiritus verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die mit Gleitflüssigkeit benetzten Teile von Kragen bzw. Verschiebehülse vor und/oder nach Einstellung des Axial­ spiels einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden.