DE102004018074B4 - Lagerschild - Google Patents

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Abstract

Lagerschild mit einem inneren rohrartigen Bereich zum Aufnehmen eines Wälzlagers, der an einem seiner axialen Enden mit einer Umstülpung versehen ist, so dass ein koaxial zum inneren rohrartigen Bereich verlaufender Bereich ausgebildet wird, an den sich ein im wesentlichen radial erstreckender lochscheibenartiger Bereich anschließt, an den sich ein äußerer rohrartiger Bereich anschließt, wobei in den lochscheibenartigen Bereich wenigstens eine sich im wesentlichen radial erstreckende und zu besagtem Ende hin ausgewölbte Sicke eingeformt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lagerschild.
  • Aus der DE 30 25 755 A1 ist ein Lagerschild für ein Wälzlager, insbesondere für ein antriebsfernes Lager für Drehstromgeneratoren in Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem in das eigentliche Lagerschild eine Lagerbuchse aus Stahl eingesetzt ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Lagerschild zu schaffen, das insbesondere hinsichtlich einer Geräuschemission vorteilhafte Eigenschaften aufweist.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Gemäß Anspruch 1 ist ein Lagerschild ausgebildet mit einem inneren rohrartigen Bereich zum Aufnehmen eines Wälzlagers, der an einem seiner axialen Enden mit einer Umstülpung versehen ist, so dass ein koaxial zum inneren rohrartigen Bereich verlaufender Bereich ausgebildet wird, an den sich ein im wesentlichen radial erstreckender lochscheibenartiger Bereich anschließt, an den sich ein äußerer rohrartiger Bereich anschließt, wobei in den lochscheibenartigen Bereich wenigstens eine sich im wesentlichen radial erstreckende und zu besagtem Ende hin ausgewölbte Sicke eingeformt ist.
  • Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass bei einem zu wenig steifen Lagerschild, beispielsweise bei Einsatz als Deckel eines Elektromotors einer Servolenkung, die vergleichsweise niedrigen Eigenfrequenzen des Lagerschilds angeregt werden können, was zu besonders großem Lärm führt und andererseits eine Erhöhung der Eigenfrequenzen durch eine zusätzliche Versteifung des Lagerschilds zu einer Verschlechterung der das Wälzlager aufnehmenden Geometrien führt, was wiederum ein mehr an Geräuschen bedingt. Dadurch, dass gemäß Anspruch 1 die Umstülpung vorgesehen ist, findet insbesondere in diesem Bereich, in dem um 180° umgeformt ist, aufgrund der doppelten Wandstärke eine Versteifung statt und gleichzeitig wird durch das derartige Umformen ein federnder Ausgleich zwischen dem inneren rohrartigen Bereich und dem übrigen Lagerschild geschaffen, so dass radiale Druckspannungen im übrigen Bereich des Lagerschilds sich nicht als Unrundheit des eingesetzten Wälzlagers, insbesondere dessen Außenrings auswirken. Dabei wird der federnde Ausgleich insbesondere dadurch unterstützt, dass besagter Bereich einen ringartigen Bereich bildend gestaltet ist, der mit Abstand koaxial zum inneren rohrartigen Bereich verlaufend angeordnet ist, wobei der Abstand derart gewählt ist, dass keine Druckspannungen vom lochscheibenartigen Bereich auf den inneren rohrartigen Bereich und damit auf den Lageraußendurchmesser übertragen werden. Zum weiteren Versteifen des Lagerschilds sind in den lochscheibenartigen Bereich in Umfangsrichtung verteilt, sich im wesentlichen radial erstreckende und zu besagtem Ende hin ausgewölbte Sicken eingeformt. Dabei sind die Sicken durch ein axiales Strecken erzeugt, so dass insbesondere am Sickenende am Außenmantel des La gerschilds keine axiale Anquetschung erfolgt, was wiederum mit Vorteil die Form besagten Außenmantels nicht in Richtung Ovalität verändert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem lochscheibenartigen Bereich und der Umstülpung eine Ringsicke ausgebildet. Dadurch wird mit Vorteil ein weiterer federnder Ausgleich für radiale Druckspannungen geschaffen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der lochscheibenartige Bereich beispielsweise zum Hindurchführen von Anschlussleitungen Bohrungen auf, die zum besagten Ende hin durchgehalst sind. Durch die durch das Durchhalsen gebildete ringartige Verstärkung der Bohrungsöffnung erfährt das Lagerschild im Vergleich zu einem Lagerschild mit nicht randverstärkten Bohrungen mit Vorteil wiederum eine Versteifung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind am Innenmantel des inneren rohrartigen Bereichs in Umfangsrichtung verteilt wenigstens drei Anformungen angebracht. Dadurch wird ein das Wälzlager aufnehmender Kunststoffkörper des Lagerschilds axial gehalten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine axiale Erstreckung des Kunststoffkörpers um ein vielfaches größer ist als ein mittlerer radialer Abstand zwischen dem inneren rohrartigen Bereich und dem Wälzlager. Ein damit einhergehender Vorteil ist, dass das Lager während der Montage sowohl axial als auch radial relativ zum Lagerschild justiert und in einer gewünschten Position fixiert werden kann. Angesichts der relativ geringen radialen Ausdehnung des Kunststoffkörpers lässt sich eine vergleichsweise hohe Präzision und mechanische Stabilität bei der Befestigung des Lagers am Lagerschild erreichen. Ein weiterer Vorteil, der insbesondere beim Einsatz des Lagerschilds bei Elektromaschinen von großer Bedeutung ist, besteht darin, dass das Lager vom Maschinenteil elektrisch isoliert ist. Dadurch können etwaige Lagerschäden, die durch einen unzulässigen Stromdurchgang hervorgerufen werden, wirksam verhindert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die axiale Erstreckung des Kunststoffkörpers wenigstens sechs mal so groß wie der mittlere radiale Abstand zwischen dem inneren rohrartigen Bereich und dem Wälzlager. Durch diese Geometrie kann die Präzision und die mechanische Stabilität der Fixierung des Lagers am Lagerschild auch sehr hochgesteckten Anforderungen gerecht werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Kunststoffkörper beiderseits axial über das Lager übersteht und radial mit dem Lager überlappt. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Lager und dem Kunststoffkörper hergestellt und das Lager dadurch in Axialrichtung wirksam gesichert.
  • Der Kunststoffkörper kann stoffschlüssig mit dem Lager und/oder dem inneren rohrartigen Bereich des Lagerträgers verbunden sein, so dass die Fixierung des Lagers am Lagerschild hohen Belastungen standhält. Insbesondere kann der Kunststoffkörper im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Die Herstellung des Kunststoffkörpers ist dadurch kostengünstig möglich und es steht eine große Palette von potentiellen Werkstoffen für die Herstellung des Kunststoffkörpers zur Verfügung. Vorzugsweise wird der Kunststoffkörper aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, dass einen Füllstoff enthält. Dies hat den Vorteil, dass sich der Kunststoffkörper mit einer hohen Festigkeit und Maßhaltigkeit ausbilden lässt. Als Füllstoff eignen sich insbesondere Glasfasern.
  • Der innere rohrartige Bereich kann bereichsweise als radial einwärts gerichteter Flansch ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich zum einen eine in Radialrichtung formschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffkörper und dem übrigen Lagerschild und zum anderen wird einem Fliesen des Kunststoffs in Axialrichtung entgegengewirkt und somit die mechanische Stabilität des Kunststoffkörpers erhöht. Besonders wirkungsvoll ist der Flansch dann, wenn er radial mit dem Lager überlappt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch ein Lagerschild und
  • 2 eine perspektivische Ansicht des Lagerschilds.
  • Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Längsschnitt durch ein Lagerschild 10. Dabei umfasst das Lagerschild 10 von innen nach außen einen inneren rohrartigen Bereich 20 zum Aufnehmen eines Wälzlagers 60, insbesondere eines Rillenkugellagers, einen lochscheibenartigen Bereich 30 und einen äußeren rohrartigen Bereich 40. In einem Übergangsbereich zwischen dem inneren rohrartigen Bereich 20 und dem lochscheibenartigen Bereich 30 ist ein axiales Ende des inneren rohrartigen Bereichs 20 zurückgefaltet ausgebildet, was beispielsweise durch eine Stülpumformung bewerkstelligt wird. Dabei umfasst der Übergangsbereich einen ringartigen Bereich 22, der mit Abstand koaxial zum inneren rohrartigen Bereich 20 verlaufend angeordnet ist. In einer Ausführungsform des Lagerschilds 10 als Deckel für einen Elektromotor beträgt der Innendurchmesser des inneren rohrartigen Bereichs 20 beispielsweise 28 mm und ein zughörigen Außendurchmesser des Lagerschilds 10 etwa 85 mm.
  • Des Weiteren ist der Übergangsbereich zum lochscheibenartigen Bereich 30 hin eine Ringsicke 32 ausbildend gestaltet. An die Ringsicke 32 unmittelbar anschließend umfasst der lochscheibenartige Bereich 30 einen ringartigen planen Bereich 34. In den lochscheibenartigen Bereich 30 sind in Umfangsrichtung verteilt, sich im wesentlichen radial erstreckende und zu besagtem Ende des inneren rohrartigen Bereichs 20 hin ausgewölbte Sicken 36 eingeformt. Dabei erstrecken sich die Sicken 36 vom planen Bereich 34 ausgehend nach außen hin bis zum Außenmantel des Lagerschilds 10. Dabei sind die Sicken 36 durch ein axiales Strecken im Rahmen eines Streckziehverfahrens hergestellt. Dabei gleicht der plane Bereich 34 Druck- als auch Zugspannungen auf den Lagersitzdurchmesser derart aus, dass eine Vieleckbildung am Lagersitz bedingt durch die Sicken 36 verhindert wird.
  • Weiterhin umfasst der lochscheibenartige Bereich 30 Bohrung 38, die zum besagten Ende hin eine Halsung aufweisen. Dabei sind die Bohrungen 38 beispielsweise durch ein Duchhalsen erzeugt. Zwischen drei Gruppen von jeweils drei Sicken 36 ist dabei jeweils eine Bohrung 38 angeordnet. Dabei ist das vorausgehend beschriebene Lagerschild 10 einstückig aus einem Blech hergestellt.
  • Zur Befestigung eines das Wälzlager 60 aufnehmenden Kunststoffkörpers 50 sind am Innenmantel des inneren rohrartigen Bereichs 20 wenigstens drei in Umfangsrichtung verteilte Anformungen 26 angebracht, die sich sickenartig von besagtem Ende ausgehend in axialer Richtung erstrecken. Weiterhin ist der innere rohrartige Bereich 20 an einem dem besagten Ende gegenüberliegenden Ende als radial einwärts gerichteter Flansch 24 ausgebildet, der radial mit dem Wälzlager 60 überlappt.
  • Der Kunststoffkörper 50 grenzt dabei an den Innenmantel des inneren rohrartigen Bereichs 20 an und erstreckt sich über das dem besagten Ende gegenüberliegende Ende des inneren rohrartigen Bereichs 20 hinweg entlang eines Außenmantels des inneren rohrartigen Bereichs 20. Der Kunststoffkörper 50 ist dabei stoffschlüssig mit dem Wälzlager 60 und/oder dem inneren rohrartigen Bereich 20 verbunden. Insbesondere ist der Kunststoffkörper 50 mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt.
  • Der Kunststoffkörper 50 weist dabei eine axiale Erstreckung auf, die um ein Vielfaches größer ist als der mittlere radiale Abstand zwischen dem inneren rohrartigen Bereich 20 und dem Wälzlager 60. Insbesondere ist die axiale Erstreckung des Kunststoffkörpers 50 wenigstens sechs mal so groß ist wie der mittlere radiale Abstand zwischen dem inneren rohrartigen Bereich 20 und dem Wälzlager 60. Der Kunststoffkörper 50 steht dabei beiderseits axial über das Wälzlager 60 über und überlappt radial mit dem Wälzlager 60. Der Kunststoffkörper 50 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das einen Füllstoff insbesondere Glasfasern enthält.
  • Die 2 zeigt das Lagerschild 10 der 1 in einer perspektivischen Ansicht ohne den Kunststoffkörper 50 und ohne das Wälzlager 60.
  • 10
    Lagerschild
    20
    innerer rohrartiger Bereich
    22
    ringartiger Bereich
    24
    Flansch
    26
    Anformung
    30
    lochscheibenartiger Bereich
    32
    Ringsicke
    34
    ringartig planer Bereich
    36
    Sicke
    38
    Bohrung
    40
    äußerer rohrartiger Bereich
    50
    Kunststoffkörper
    60
    Wälzlager

Claims (23)

  1. Lagerschild mit einem inneren rohrartigen Bereich zum Aufnehmen eines Wälzlagers, der an einem seiner axialen Enden mit einer Umstülpung versehen ist, so dass ein koaxial zum inneren rohrartigen Bereich verlaufender Bereich ausgebildet wird, an den sich ein im wesentlichen radial erstreckender lochscheibenartiger Bereich anschließt, an den sich ein äußerer rohrartiger Bereich anschließt, wobei in den lochscheibenartigen Bereich wenigstens eine sich im wesentlichen radial erstreckende und zu besagtem Ende hin ausgewölbte Sicke eingeformt ist.
  2. Lagerschild nach Anspruch 1, wobei zwischen dem lochscheibenartigen Bereich und der Umstülpung eine Ringsicke ausgebildet ist.
  3. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei sich die Sicke von einem Inneren des lochscheibenartigen Bereichs ausgehend nach außen hin erstreckt.
  4. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sicke durch ein axiales Strecken hergestellt ist.
  5. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenigstens drei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Sicken eingeformt sind.
  6. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der lochscheibenartige Bereich wenigstens eine Bohrung aufweist, die zum besagten Ende hin eine Halsung aufweist.
  7. Lagerschild nach Anspruch 6, wobei der lochscheibenartige Bereich drei Gruppen von jeweils drei Sicken umfasst und zwischen den drei Gruppen jeweils eine Bohrung angeordnet ist.
  8. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei am Innenmantel des inneren rohrartigen Bereichs wenigstens eine Anformung angebracht ist.
  9. Lagerschild nach Anspruch 8, wobei sich die Anformung sickenartig von besagtem Ende ausgehend in axialer Richtung erstreckt.
  10. Lagerschild nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei in Umfangsrichtung verteilt wenigstens drei Anformungen angebracht sind.
  11. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der innere rohrartige Bereich an einem dem besagten Ende gegenüberliegenden Ende als radial einwärts gerichteter Flansch ausgebildet ist.
  12. Lagerschild nach Anspruch 11, wobei der Flansch radial mit dem Wälzlager überlappt.
  13. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Bereiche aus einem Blech hergestellt sind.
  14. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Bereiche zusammenhängend einstückig hergestellt sind.
  15. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zum Aufnehmen des Wälzlagers wenigstens am Innenmantel des inneren rohrartigen Bereichs ein Kunststoffkörper angebracht ist.
  16. Lagerschild nach Anspruch 15, wobei eine axiale Erstreckung des Kunststoffkörpers um ein Vielfaches größer ist als ein mittlerer radialer Abstand zwischen dem inneren rohrartigen Bereich und dem Wälzlager.
  17. Lagerschild nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei eine axiale Erstreckung des Kunststoffkörpers wenigstens sechs mal so groß ist wie ein mittlerer radialer Abstand zwischen dem inneren rohrartigen Bereich und dem Wälzlager.
  18. Lagerschild nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Kunststoffkörper beiderseits axial über das Wälzlager übersteht und radial mit dem Wälzlager überlappt.
  19. Lagerschild nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der Kunststoffkörper stoffschlüssig mit dem Wälzlager und/oder dem inneren rohrartigen Bereich verbunden ist.
  20. Lagerschild nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Kunststoffkörper im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
  21. Lagerschild nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei der Kunststoffkörper aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das einen Füllstoff enthält.
  22. Lagerschild nach Anspruch 21, wobei der Füllstoff Glasfasern umfasst.
  23. Lagerschild nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei der Kunststoffkörper sich über das dem besagten Ende gegenüberliegende Ende des inneren rohrartigen Bereichs hinweg entlang eines Außenmantels des inneren rohrartigen Bereichs fortsetzend ausgebildet ist.
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