CH644674A5

CH644674A5 - Kalottenlager fuer motore mit als spritzgussteil gefertigter einstueckiger kunststoff-kalottenhalterung.

Info

Publication number: CH644674A5
Application number: CH1136779A
Authority: CH
Inventors: Helmut Schmidt; Waldemar Hund
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1984-08-15
Also published as: DE2912713A1; IT8021021A0; CS268503B2; GB2054759B; DE2912713B2; DD149691A5; DE2912713C3; FR2452652A1; GB2054759A; IT1130097B; FR2452652B1; SU1052170A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kalottenlager für Motore mit als Spritzgussteil gefertigter einstückiger Kunst-stoff-Kalottenhalterung mit kugelteilschalenförmigem Kalotten-Aufnahmeraum und mit integriertem Schmiermittel-Depotraum; ein derartiges Kalottenlagerist aus der DE-OS 2 231 293 bekannt.

Bei dem bekannten Kalottenlager wird die Kalotte zunächst mittels eines anstelle der Welle durchgestreckten Dorns zentriert in einer Wellenöffnung eines Lagerschildes gehalten und anschliessend der Zwischenraum zwischen der kugelförmigen Aussenfläche der Kalotte und der Wellenöff-5 nung mit einer Giessharzmasse ausgefüllt, derart, dass nach dem Aushärten der Giessharzmasse die Kalotte in einer einstückigen festen Kalottenhalterung eingebettet und verstellbar gehalten ist. Derartige Kalotten bestehen üblicherweise aus einem ölgetränkten, vorzugsweise porösem Mate-lo rial. Um das zur Lagerschmierung des Kalottenlagers notwendige Ölreservoir weiter zu vergrössern, wird die Kalotte vor dem Eingiessen in die Giessharzmasse zusätzlich mit einem an der kugelförmigen Aussenfläche im Bereich des maximalen Radius anliegenden Öl-Filzring umgeben, ls Ein derartiges Kalottenlager mit einer einstückigen umgos-senen oder umspritzten Kunststoff-Kalottenhalterung ist wesentlich einfacher herzustellen als ein weiterhin bekanntes Kalottenlager, bei dem einerseits eine Kugelpfanne zur drehbeweglichen Lagerung und Aufnahme der Kalotte in einem 20 Lagerschild eingearbeitet werden muss und andererseits ein genauer Sitz für einen Seegerring zur axialen Fixierung der Kalotte und der sie umgreifenden Klemmbrille notwendig ist; andererseits hat sich bei der bekannten einstückigen und in sich festen Kunststoff-Kalottenhalterung mit einge-2s spritzter Kalotte als nachteilig erwiesen, dass der Ölfilzring durch den Spritzguss deformiert wird und zusätzlich durch die Verdampfung eines Teils des gespeicherten Öles durch Einwirkung der Spritztemperatur die Gefahr einer Lunkerbildung im Spritzteil nicht auszuschliessen ist. Gleichzeitig 30 erfordert der die Kugelpfanne umschliessende Ölfilzring und die entsprechende Ausbildung der Kalottenhalterung für einen Depotraum einen relativ grossen radialen Einbauraum.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kalottenlager zu schaffen, das trotz eines vorzusehenden 35 Depotraums mit einer über lange Laufzeiten sicher gewährleisteten Lagerschmierung nur einen kleinen, insbesondere radialen Einbauraum benötigt und dabei zumindest einen grösseren Fertigungs- und Montageaufwand als die bekannten Kalottenlager erfordert.

40 Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kalottenlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch möglich, dass in einer mitangespritzten axialen Erweiterung der Kalottenhalterung ein der Kalotte axial vorgelagerter Depotraum mit axial anschliessender, in der Erweiterung gehaltener 45 Anlaufscheibe für den axialen Anlauf der Welle des Motors vorgesehen und die axiale Erweiterung bzw. der anschliessende Teil des Kalotten-Aufnahmeraums elastisch radial aufweitbar ausgebildet sind, derart, dass das beim Spritzen der Kalottenhalterung den Aufnahmeraum ausfüllende Formteil so nach dem Erhärten der Spritzmasse wie die übrigen Spritzformteile nur in axialer Richtung ziehbar und bei der Montage des Kalottenlagers die Kalotte in Gegenrichtung in den Aufnahmeraum eindrückbar und nach Art eines Schnappverschlusses in dem Aufnahmeraum haltbar ist.

55 Dadurch ist es möglich, unter Einsparung von gesondert am Lagerbild zu bearbeitenden Kugelpfannen und gesonderten Seegerringen bzw. Klemmbrillen die Kalottenhalterung als einstückiges Kunststoffteil auf einfache Weise zu spritzen, ohne dass dabei die Gefahr einer Ölverdampfung 60 mit anschliessender Lunkerbildung besteht, da in vorteilhafter Weise zwar ein integrierter Depotraum mitangeformt wird, jedoch das Fett bzw. der Ölring erst nachträglich in die Kunststoffhalterung nach deren Erkalten auf einfache Weise einbringbar bzw. montierbar sind. Der gleichzeitig mit der 65 Kalottenhalterung gespritzte Depotraum erfordert keinen zusätzlichen radialen Einbauraum; die axiale Abdichtung des Depotraums an der der Kalotte abgewandten Seite erfolgt durch eine Scheibe, die gleichzeitig als Anlaufscheibe für

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einen axialen Anlauf der Motorwelle mitbenutzt ist. Trotz der in der erfindungsgemässen einstückigen Kalottenhalterung mit angeformter Erweiterung vorgesehenen radialen Hinter-schneidungen, z.B. im Bèreich des Kalotten-Aufnahmeraums ist es möglich, das Kunststoff-Spritzteil ohne Seitenschieber, d.h. mit nur in axialer Richtung entfernbaren Formteilen herzustellen. So einfach wie das Formteil für den Aufnahmeraum axial aus diesem ausrastbar und ziehbar ist, kann die Kalotte selbst in umgekehrter Wirkrichtung in den Kalotten-Aufnahmeraum eingedrückt und darin aufgrund einer bestimmt gewählten und gewahrten Elastizität mit einem gewährleisteten Verstellmoment zur Einstellung der fluchtenden Rotorwellenlagerung gehalten werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elastische radial aufweitbare Erweiterung in ihrem dem Depotraum axial vorgelagerten Endteil mit einer hinter-schnittenen Rastnut versehen ist, aus der das entsprechende, insbesondere die Rastnut bildende Formteil nach dem Spritz-giessen und Erhärten der Spritzmasse ebenfalls axial unter radialer elastischer Aufweitung ziehbar und in die bei der Montage des Kalottenlagers die Anlaufscheibe, gleichzeitig den Depotraum abdichtend, einrastbar ist. Dadurch ist es möglich, ähnlich wie im Fall der Formung des Kalottenauf-nahmeraums und des Eindrückens der Kalotte in diesen Aufnahmeraum auch die hinterschnittene Rastnut für die Anlaufscheibe mit einem axial ziehbaren Formteil zu ziehen und bei der Montage zur Komplettierung des erfindungsgemässen Kalottenlagers die Anlaufscheibe in die Rastnut einzudrücken, wobei die derart auf einfache Weise gehalterte Anlaufscheibe auf der einen Seite die in den scheibenförmigen Teil des Depotraums eingelegte Filzscheibe fixiert und auf ihrer Gegenseite zum axialen Anlauf des Läufers dient.

Um auf besonders einfache Weise sowohl einerseits das Formteil für den Aufnahmeraum der Kalotte wie auch das Formteil für die Rastnut der Anlaufscheibe bei der Entfor-mung axial ziehen zu können als auch andererseits die Kalotte in den Aufnahmeraum und die Anlaufscheibe in die Rastnut der Erweiterung eindrücken zu können, ist weiterhin in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Erweiterung im Bereich der grössten radialen Tiefe des Aufnahmeraums an die Kalottenhalterung angeformt ist und anschliessend deren dem Depotraum zugewandten Teil in Abstand radial und axial hülsenförmig übergreift; dadurch wird trotz der Ein-stückigkeit der Kalottenhalterung mit der angeformten Erweiterung und der axialen Entformbarkeit eine Unabhängigkeit zwischen der elastischen radialen Aufweitbarkeit einerseits der Kalottenhalterung und andererseits der Anlauf-scheibenhalterung erzielt.

In zweckmässiger Weise ist dementsprechend zur Herstellung der Kalottenhalterung eine stufenweise axial ziehbare, aus einem äusseren Formteil für die Aussenkontur der Kalottenhalterung mit angeformter Erweiterung, aus einer Hülse für die Innenkorrektur der hülsenförmigen Erweiterung mit endseitiger Rastnut sowie aus einem Dorn für den Aufnahmeraum der Kalotte bestehende Spritzform vorgesehen,

wobei nach dem Erhärten der Spritzmasse zunächst das Formteil, dann die Hülse und anschliessend der Dorn axial entfernt werden. Dadurch wird erreicht, dass nach dem Entfernen des äusseren Formteils zunächst die Hülse mit der die Rastnut bildenden stufenförmigen Erhöhung aus der hülsenförmigen Erweiterung axial herausgezogen werden kann, wobei sich die hülsenförmige Erweiterung in ihrem Endbereich elastisch aufweitet und wieder zurückfedert; anschliessend kann dann in einer dritten Entformungsstufe der Dorn aus dem Kalotten-Aufnahmeraum herausgezogen werden, wobei sich der elastisch radial aufweitbare Teil der Kalottenhalterung ungehindert aufspreizen kann, da die hülsenförmige Erweiterung nach dem Entfernen der entsprechenden

Hülse in radialem Abstand den elastischen Teil der Kalottenhalterung übergreift. Entsprechend der Aufweitung bei dem Herausziehen der Hülse bzw. des Dorns können bei dem anschliessenden Montagevorgang ebenfalls unter elastischer Aufweitung der entsprechenden Teile zunächst die Kalotte in die Kalottenhalterung eingedrückt und nach dem Einfüllen des Fetts und der Filzscheibe in den Depotraum die Anlaufscheibe in die Rastnut eingedrückt werden.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert.

Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Klauenpolmotor mit zwei axial hintereinander angeordneten Statorsystemen und den erfindungsgemässen Kalottenlagern an beiden Enden der Läuferwelle,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die einstückige Kalottenhalterung mit angeformter Erweiterung,

Fig. 3 ein Längsschnittbild der einstückigen Kalottenhalterung mit angeformter Erweiterung gemäss dem Schnittverlauf III-III nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt eines Klauenpolmotors. Der nur teilweise dargestellte Stator dieses Klauenpolmotors besteht im wesentlichen aus zwei axial hintereinander angeordneten Statorsystemen mit je einem Klauenpolblech und einer ringförmigen Erregerspule. Die beiden Statorsysteme sind an Stirnblechen 14,15 befestigt, die ihrerseits jeweils mit einer Kalottenhalterung 2 verbunden sind, in der die eine Welle 5 des Motorläufers aufnehmenden Kalotten 1 gelagert sind. Zur festen Verbindung zwischen den Stirnblechen 14,15 und der jeweiligen Kalottenhalterung 2 können in einfacher Weise die Stirnbleche 14, 15 in die Spritz- bzw. Gussform der Kalottenhalterung vor dem Giessen eingelegt und miteingespritzt werden.

Konzentrisch zur Welle 5 ist in deren axialem Mittelteil ein Magnetträger 7 beispielsweise durch Aufkleben auf dem äusseren Umfang der Welle 5 befestigt. Der Magnetträger 7 wiederum ist an seinem äusseren Umfang mit einem magneti-sierten Ringmagneten fest verbunden. Das linke aus der Stirnseite 14 herausragende Ende der Welle 5 trägt ein Antriebsritzel 16.

Die als Einzelteil-Baugruppen herstellbaren einstückigen Kunststoffteile mit integriertem Depotraum zur Aufnahme der Kalotten bestehen im wesentlichen aus der eigentlichen Kalottenhalterung 2 und der einstückig angeformten Erweiterung 3, mit dem axial vorgelagerten Depotraum 33,34 und einer Rastnut 31, in die die Anlaufscheibe 4 eindrückbar ist. Zur Verhinderung eines Axialspiels des Läufers ist zwischen der Anlaufscheibe 4 des rechten Kalottenlagers und dem mit der Welle 5 fest verbundenen Magnetträger 7 eine Axialdruckfeder 10 vorgesehen, die einerseits am Magnetkörper 7 an einer Flachscheibe 17 und andererseits an der rechten Anlaufscheibe über eine topfförmige Scheibe 9 anliegt. Zwischen der linken Stirnseite des mit der Läuferwelle verbundenen Magnetträgers 7 und der linken Anlaufscheibe ist eine Zwischenlegscheibe 6 auf die Welle 5 aufgesteckt, die zur Aufnahme des axialen Anlaufs mit ihrer linken Stirnseite an der linken Anlaufscheibe 4 anliegt.

Der gesamte Depotraum besteht aus einem der einen Stirnseite der jeweiligen Kalotte vorgelagerten, bis zur Welle 5 reichenden scheibenförmien Teil 34 mit darin gelagerter Filzscheibe 11 und einem an dessen radialem äusserem Rand angrenzenden Schmiermittelsammel- bzw. Vorratsraum 33. Dieser Vorratsraum 33 ist im wesentlichen axial gerichtet und reicht radial nicht über das Mass des scheibenförmigen Teils 34 des Depotraums hinaus, so dass insgesamt durch den

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Depotraum kein zusätzlicher radialer Einbauraum erforderlich ist. Die Filzscheibe 11 stützt sich mit ihrem äusseren Rand an der axialen Erweiterung 3 ab und liegt mit ihrem inneren Rand freischwebend über der Welle 5.

In vorteilhafter Weise ist die Erweiterung 3 im Bereich der grössten radialen Tiefe des Kalotten-Aufnahmeraums 29 aussen an die Kalottenhalterung einstückig angeformt und übergreift dann in Abstand radial und axial hülsenförmig den dem Depotraum zugewandten Teil der Kalottenhalterung. Durch das freie Übergreifen der Erweiterung 3 wird in besonders einfacher Weise eine individuelle elastische radiale Aufweitbarkeit einerseits des dem Depotraum zugewandten Teils der Kalottenhalterung und andererseits des die Anlaufscheibe aufnehmenden Endes der Erweiterung erreicht.

Die elastische radiale Aufweitbarkeit des Aufnahmeraums 29 der Kalottenhalterung 2 wird in besonders einfacher Weise dadurch erreicht, dass der Aufnahmeraum 29 an seiner dem Depotraum 33,34 bzw. der Anlaufscheibe 4 axial zugewandten Seite mit axialen randoffenen schlitzförmigen Ausnehmungen 25-27 versehen ist (Fig. 2,3), derart, dass die eingedrückte Kalotte 1 spannfingerartig (Spannfinger 21-24) umgriffen gesichert ist. Die hülsenförmig die Kalottenhalterung 2 übergreifende axiale Erweiterung 3 ist bei nicht unterbrochener, d.h. geschlossener Wandung in sich selbst aufweitbar, so dass die Anlaufscheiben 4 über eine Anlaufschräge 32 in die Rastnut 31 eindrückbar sind und nach dem Eindrücken nicht nur zur Aufnahme des axialen Anlaufs der Läuferwelle sondern auch zum dichtenden Abschluss des Depotraums 33,34 dienen können.

Bei der Herstellung des Kalottenlagers ist eine stufenweise axial ziehbare, aus einem äusseren Formteil für die Aussen-kontur der Kalottenhalterung mit Erweiterung, aus einer Hülse für die Innenkontur der hülsenförmigen Erweiterung 3 mit endseitiger Rastnut 31 sowie aus einem Dorn für den Aufnahmeraum 29 der Kalotte bestehende Spritzform vorgesehen, wobei nach dem Erhärten der Spritzmasse zunächst das Formteil, dann die Hülse und anschliessend der Dorn axial entfernt werden. Es ist ersichtlich, dass auf diese Art und Weise die gespritzte Kalotte besonders aufwandsarm herstellbar ist. Nach dem Entfernen des äusseren Formteils s kann sich die hülsenförmige Erweiterung 3 bei dem anschliessenden axialen Herausziehen der Hülse radial elastisch aufweiten, so dass der Formrand aus der Rastnut austreten kann; nachdem die Hülse entfernt ist, wird auch der radiale Freiraum zwischen dem der Anlaufscheibe zuge-lo wandten elastisch aufweitbaren Teil der Kalottenhalterung und der übergreifenden Erweiterung 3, insbesondere im Bereich des Depotraums 33, frei, so dass schliesslich als letzter Entformungsvorgang der Dorn aus dem Aufnahmeraum 29 herausziehbar ist, indem die Spannfinger 21-24 is radial nach aussen gedrückt werden. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind auch die radialen Spannfinger 21 -24 zweckmässigerweise mit kleinen Anlaufschrägen versehen.

Bei dem möglichen einfachen Montagevorgang des vorliegenden Kalottenlagers wird zunächst die Kalotte in die 20 gespritzte Kalottenhalterung eingedrückt, dann der Depotraum 33 mit Fett gefüllt, anschliessend die Filzscheibe 11 axial gegen die Kalotte gelegt und schliesslich die Anlaufscheibe 4 zur Axialdruckaufnahme des Läufers und zur gleichzeitigen axialen Sicherung der Filzscheibe 11 und zur 25 Abdichtung des Depotraums in die hinterschnittene Rastnut 31 über die Anlaufschräge 32 der axialen Erweiterung 3 der Kalottenhalterung 2 eingedrückt.

An den äusseren axialen Enden der Kalottenhalterungen 30 ist gleichzeitig bei der Herstellung der Kalottenhalterung in einem Arbeitsgang ein über die Stirnbleche 14,15 überstehender Bund 28 mit definiertem Durchmesser mitangespritzt bzw. mitangegossen, der ohne weitere Nachbearbeitung zum zentrierten Einbau des gesamten Motors in einer Motorauf-3s nähme, z.B. einés mit dem Ritzel 16 kämmenden nachgeschalteten Antriebs benutzt werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Kalottenlager für Motore mit als Spritzgussteil gefertigter einstückiger Kunststoff-Kalottenhalterung mit kugel- • teilschalenförmigem Kalotten-Aufnahmeraum und mit inte-grierterrTSchmiermittel-Depotraum, dadurch gekennzeichnet, dass in einer mitangespritzten axialen Erweiterung (3) der Kalottenhalterung (2) ein der Kalotte (1) axial vorgelagerter Depotraum (33,34) mit axial anschliessender, in der Erweiterung (3) gehaltener Anlaufscheibe (4) für den axialen Anlauf der Welle (5) des Motors vorgesehen und die axiale Erweiterung (3) bzw. der anschliessende Teil des Kalotten-Aufnahmeraums elastisch radial aufweitbar ausgebildet sind, derart, dass das beim Spritzen der Kalottenhalterung den Aufnahmeraum (29) ausfüllende Formteil nach dem Erhärten der Spritzmasse wie die übrigen Spritzformteile nur in axialer Richtung ziehbar und bei der Montage des Kalottenlagers die Kalotte (1) in Gegenrichtung in den Aufnahmeraum (29) eindrückbar und nach Art eines Schnappverschlusses in dem Aufnahmeraum (29) haltbar ist.

2. Kalottenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische radial aufweitbare Erweiterung (3) in ihrem dem Depotraum (33,34) axial vorgelagerten Endteil mit einer hinterschnittenen Rastnut (31) versehen ist, aus der das entsprechende Formteil nach dem Spritzgiessen und Erhärten der Spritzmasse axial ziehbar und in die bei der Montage des Kalottenlagers die Anlaufscheibe (4), gleichzeitig den Depotraum (33,34) abdichtend, einrastbar ist.

3. Kalottenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung (3) im Bereich der grössten radialen Tiefe des Aufnahmeraums (29) an die Kalottenhalterung angeformt ist und anschliessend deren dem Depotraum (33,34) zugewandten Teil in Abstand radial und axial hülsenförmig übergreift.

4. Kalottenlager nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (29) an seiner dem Depotraum (33,34) bzw. der Anlaufscheibe (4) axial zugewandten Seite mit axialen randoffenen schlitzförmigen Ausnehmungen (25-27) versehen ist, derart, dass die eingedrückte Kalotte (1) durch Spannfinger (21-24) umgriffen gesichert ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Kalottenlagers nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Kalottenhalterung eine stufenweise axial ziehbare, aus einem äusseren Formteil für die Aussenkontur der Kalottenhalterung mit Erweiterung, aus einer Hülse für die Innenkontur der hülsenförmigen Erweiterung mit endsei-tiger Rastnut sowie aus einem Dorn für den Aufnahmeraum der Kalotte bestehende Spritzform verwendet wird, wobei nach dem Erhärten der Spritzmasse zunächst das Formteil, dann die Hülse und anschliessend der Dorn axial entfernt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Formteil zweiteilig mit einer im Bereich des Übergangs der hülsenförmigen Erweiterung in die eigentliche Kalottenhalterung liegenden Teilungsebene ausgebildet ist und die beiden Teile in zueinander entgegengesetzter Richtung axial entfernt werden.