DE102006052415A1

DE102006052415A1 - Lagervorrichtung sowie Elektromaschine mit einer Lagervorrichtung

Info

Publication number: DE102006052415A1
Application number: DE102006052415A
Authority: DE
Inventors: Horst Braun; Vassilios Sekertzis; Martin Fischer; Klaus Herbold; Matthew Wasko
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung einer belüftbaren Maschine mit wenigstens einem Lager, insbesondere Wälzlager, sowie einem Lagerschild (10), wobei das Lagerschild (10) auf einer Anströmseite (12) eines Außenkühlluftstroms angeordnet ist und wobei das Lagerschild (10) radiale Verbindungsstege (14) zu einer Lagernabe (19) der Lagervorrichtung aufweist. Es ist vorgesehen, dass wenigstens einer der Verbindungsstege (14) mindestens einen Durchbruch (16) aufweist. Bei einem zweiten Lösungsvorschlag weist mindestens einer der Verbindungsstege (15) eines auf einer Anströmseite (12) eines Außenkühlluftstroms angeordneten Lagerschilds (11) wenigstens auf einer im montierten Zustand innenliegenden Seite (17) abgerundete Kanten (18) auf. Die Erfindung betrifft ferner eine Elektromaschine mit einer Lagervorrichtung einer belüftbaren Maschine.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung sowie eine Elektromaschine mit einer Lagervorrichtung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Bekannte Lagervorrichtungen einer belüftbaren Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine, umfassen ein Wälzlager mit einem Außenring und einem Innenring sowie ein den Außenring des Wälzlagers aufnehmenden Lagerschild, der auf einer Anströmseite eines Außenkühlluftstroms angeordnet ist. Das Lagerschild weist radiale Verbindungsstege zu der Wälzlagernabe auf. Die Verbindungsstege sind dabei massiv ausgebildet, um eine möglichst stabile Verbindung herzustellen. Problematisch wirkt sich die massive Bauweise der Verbindungsstege jedoch auf ein Strömungsverhalten des Kühlluftstroms aus. Nachteilig dabei ist insbesondere, dass ein störendes Strömungsgeräusch entsteht.
Offenbarung der Erfindung
Bei einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung einer belüftbaren Maschine weist das auf einer Anströmseite eines Außenkühlluftstroms angeordnete Lagerschild radiale Verbindungsstege zu einer Lagernabe der Lagervorrichtung auf, wobei die Verbindungsstege vorteilhafterweise jeweils einstückig mit dem Lagerschild und/oder der Lagernabe ausgebildet sind, und wobei wenigstens einer der Verbindungsstege mindestens einen Durchbruch aufweist. Vorteilhafterweise weisen sämtliche Verbindungsstege mindestens einen Durchbruch auf. Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag einer Lagervorrichtung, der sowohl alternativ als auch in Kombination mit dem ersten Lösungsvorschlag sein kann, weist mindestens einer der Verbindungsstege wenigstens auf einer im montierten Zustand innenliegenden Seite des Lagerschilds abgerundete Kanten auf. Dies führt vorteilhafterweise jeweils zu einer erheblichen Verbesserung eines Strömungsverhaltens der Kühlluft des von außen in die Maschine einströmenden Außenkühlluftstroms. Insbesondere werden durch das verbesserte Nachströmverhalten Strömungsgeräusche reduziert. Vorteilhafterweise weisen dazu sämtliche Verbindungsstege auf der im montierten Zustand innenliegenden Seite des Lagerschilds abgerundete Kanten auf.
Die Lagerschilde können bei beiden Lösungsvorschlägen entweder antriebsseitig als auch schleifringseitig angeordnet sein.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind die Verbindungsstege verrundet und weisen Radien auf, die wenigstens größer als 2mm sind.
Besonders bevorzugt weist der Durchbruch wenigstens auf einer im montierten Zustand innenliegenden Seite des Lagerschilds abgerundete Kanten auf. Die abgerundeten Kanten weisen besonders bevorzugt einen Radius von etwa mehr als 2mm auf. Vorteilhafterweise führen die abgerundeten Kanten zu einer weiteren Verbesserung des Nachströmverhaltens, insbesondere auf einer Anströmseite. Durch die Verbesserung des Nachströmverhaltens wird bevorzugt auch das Strömungsgeräusch optimiert.
In einer Weiterbildung sind die Durchbrüche auf einer jeweils gleichen, mit einer radialen Höhe eines Lufteinlasses korrespondierenden radialen Höhe der Verbindungsstege angeordnet, wobei günstigerweise ein radialer Abstand der Durchbrüche der Verbindungsstege zu dem Außenring des Wälzlagers etwa weniger als 1mm beträgt. Der Durchbruch eines Verbindungsstegs folgt somit unmittelbar auf eine Lageraufnahme. Bezogen auf einen Gesamtradius des Verbindungsstegs ist eine innere, dem Außenring nahe liegende Kante des Durchbruchs etwa auf einer Höhe von etwa 50% des Gesamtradius angeordnet, und eine Länge des Durchbruchs beträgt etwa 15% des Gesamtradius.
Bevorzugt sind auf einer etwa gleichen radialen Höhe wie die Durchbrüche jeweils Öffnungen angeordnet, die zumindest bereichsweise von Außenkanten der Verbindungsstege begrenzt werden. Die Öffnungen sind von Außenkanten des Lagerschilds begrenzt, die günstigerweise zumindest auf einer im montierten Zustand angeordneten Innenseite des Lagerschilds ebenfalls abgerundet sind, wodurch eine Strömungsverhalten der Kühlluft weiter optimiert werden kann.
Günstigerweise beträgt ein Winkel zwischen der ersten Außenkante und der zweiten Außenkante des gleichen Verbindungsstegs mindestens 20°, insbesondere 22°. In einer bevorzugten Weiterbildung beträgt ein Winkel zwischen einem Mittenabstand einer Öffnung und einem Mittenabstand eines Durchbruchs besonders bevorzugt 45°.
In einer weiteren Ausführungsform weisen besonders bevorzugt die auf der Anströmseite angeordneten Verbindungsstege des Lagerschilds wenigstens auf dessen im montierten Zustand innenliegenden Seite abgerundete Kanten auf, wodurch günstigerweise Geräusch erzeugende scharfe Kanten vermieden werden können. Besonders bevorzugt sind die abgerundeten Kanten des Lagerschilds mit einem Radius von mehr als 4mm versehen. Es sind jedoch jeweils auch Radien in einer anderen Dimensionierung möglich. Der größere Radius ist bevorzugt nur an den Außenkanten des Verbindungsstegs des Lagerschilds angebracht.
Insgesamt können aufgrund der Kombination aus Durchbrüchen auf den Verbindungsstegen der Lagerschilde und den zumindest auf der Innenseite angeordneten verrundeten Kanten ein Strömungsverhalten von Kühlluft besonders günstig beeinflusst werden. Strömungsgeräusche können dadurch optimiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ausführungsformen, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in Ansprüchen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus nachfolgend anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Im Folgenden zeigen:
1 schematisch eine Frontalansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagerschilds, das auf einer Anströmseite von Außenkühlluft angeordnet ist; und
2 schematisch eine Frontalansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagerschilds, das auf einer Anströmseite von Außenkühlluft angeordnet ist.
Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer Frontalansicht ein Lagerschild 10 einer Lagervorrichtung einer zwangsbelüfteten Maschine dargestellt, wobei eine Ansicht auf eine im montierten Zustand des Lagerschilds innenliegende Seite 17 gezeigt ist. Das Lagerschild 10 ist auf einer Anströmseite 12 angeordnet. Weitere Teile der Lagervorrichtung, insbesondere ein Wälzlager sowie ein Lüfter und ein Ständer, sind nicht dargestellt. Das Lagerschild 10 weist insgesamt vier radiale Verbindungsstege 14 auf, die zur kraftschlüssigen Verbindung einer Wälzlagernabe 19 der Lagervorrichtung mit dem Lagerschild 10 dienen. Die Verbindungsstege 14 erstrecken sich somit radial zwischen der Wälzlagernabe 19 und einer Bohrung 26, die zur Aufnahme einer nicht gezeigten Gehäuseschraube dient. Es sind weitere Bohrungen vorgesehen, die zur Anordnung von Befestigungsmitteln dienen, um das Lagerschild 10 mit dem Schleifringlagerschild zu verbinden. Diese Bohrungen sowie das Schleifringlagerschild sind in der Figur nicht näher bezeichnet. Die Bohrung 26 ist in einer flanschartigen Erweiterung eines jeden Verbindungsstegs 14 angeordnet. Zwischen den Verbindungsstegen 14 sind jeweils lang gestreckte Öffnungen 20 angeordnet, die auf einer seitlichen Schmalseite von Außenkanten 21, 21' zweier Verbindungsstege 14 begrenzt werden. An einer innen liegenden Längsseite sind die Öffnungen 20 von der Wälzlagernabe 19 der Lagervorrichtung begrenzt, und auf einer äußeren Längsseite befindet sich ein radialer Außenbereich 27 des Lagerschilds 10. Um Strömungsgeräusche, die durch scharfe Kanten verursacht werden, zu vermeiden, sind die Außenkanten 21, 21' der Verbindungsstege 14 sowie die an den Öffnungen 20 liegenden Kanten des Außenbereichs 27 jeweils verrundet.
Erfindungsgemäß weisen die Verbindungsstege 14 des Lagerschilds 10 jeweils einen Durchbruch 16 auf. Die Durchbrüche 16 weisen abgerundete Kanten 18 auf, die mit Radien versehen sind, die größer als 2mm sind. Die Durchbrüche 16 sind auf einer jeweils gleichen radialen Höhe der Verbindungsstege 14 angeordnet. Diese radiale Höhe korrespondiert mit einer radialen Höhe eines Lufteinlasses, um ein Strömungsverhalten der Kühlluft günstig beeinflussen zu können.
Ein radialer Abstand 28 der Durchbrüche 16 der Verbindungsstege 14 zu der Wälzlagernabe 19 der Lagervorrichtung beträgt weniger als 1mm, so dass die Durchbrüche 16 bevorzugt unmittelbar auf die Lageraufnahme folgen. Bezogen auf einen Gesamtradius des Verbindungsstegs 14 ist eine innere, dem Außenring 19 nahe liegende Kante des Durchbruchs 16 etwa auf einer Höhe von etwa 50% des Gesamtradius angeordnet, und eine Länge 29 des Durchbruchs 16 macht etwa 15% des Gesamtradius aus. Der Durchbruch 16 weist eine ovale Grundform auf, die sich nach außen etwas verbreitert.
Ein Winkel 22 zwischen der ersten Außenkante 21 des Verbindungsstegs und der zweiten Außenkante 21' des gleichen Verbindungsstegs 14 beträgt etwa 22°. Ein Winkel 23 zwischen einem Mittenabstand 24 einer Öffnung 20 und einem Mittenabstand 25 eines Durchbruchs 16 beträgt 45°.
In 2 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Lagerschilds 11 gezeigt, das auf einer Anströmseite 12 einer Lagervorrichtung angeordnet ist, wobei wiederum eine Ansicht auf eine Innenseite 17 gezeigt ist. Der Grundaufbau des Lagerschilds 11 mit Verbindungsstegen 15 und Öffnungen 20 stimmt mit der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Lagerschilds 10 mit den Verbindungsstegen 14 überein, so dass zur Meidung von Wiederholungen auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird.
Im Unterschied zu 1 weisen die Verbindungsstege 15 jedoch keine Durchbrüche auf. Vielmehr weisen die Verbindungsstege 15 abgerundete Kanten 18 auf, um Strömungsgeräusche zu optimieren. Besonders bevorzugt sind die abgerundeten Kanten 18 des Lagerschilds 11 mit einem Radius von größer als 4mm versehen. Der größere Radius ist besonders bevorzugt nur an dem Verbindungssteg 15 angebracht.

Claims

Lagervorrichtung einer belüftbaren Maschine mit wenigstens einem Lager, insbesondere Wälzlager, sowie einem Lagerschild (10), wobei das Lagerschild (10) auf einer Anströmseite (12) eines Außenkühlluftstroms angeordnet ist, und wobei das Lagerschild (10) radiale Verbindungsstege (14) zu einer Lagernabe (19) der Lagervorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Verbindungsstege (14) mindestens einen Durchbruch (16) aufweist.
Lagervorrichtung einer belüftetbaren Maschine mit wenigstens einem Lager, insbesondere Wälzlager, sowie einem Lagerschild (11), wobei das Lagerschild (11) auf einer Anströmseite (12) eines Außenkühlluftstroms angeordnet ist, und wobei das Lagerschild (11) radiale Verbindungsstege (15) zu einer Lagernabe (19) der Lagervorrichtung aufweist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Verbindungsstege (15) wenigstens auf einer im montierten Zustand innenliegenden Seite (17) abgerundete Kanten (18) aufweist.
Lagervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (14, 15) mit Radien versehen sind, die wenigstens größer als 2mm sind.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (16) wenigstens auf einer im montierten Zustand innenliegenden Seite (17) des Lagerschilds (10) abgerundete Kanten (18) aufweist.
Lagervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Kanten (18) einen Radius von etwa mehr als 2mm aufweisen.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (16) auf einer jeweils gleichen, mit einer radialen Höhe eines Lufteinlasses korrespondierenden radialen Höhe der Verbindungsstege (14, 15) angeordnet sind.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Abstand der Durchbrüche (16) der Verbindungsstege (14) zu der Wälzlagernabe (19) der Lagervorrichtung etwa weniger als 1mm beträgt.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer etwa gleichen radialen Höhe wie die Durchbrüche (16) jeweils Öffnungen (20) angeordnet sind, die zumindest bereichsweise von Außenkanten (21, 21') der Verbindungsstege begrenzt werden, wobei ein Winkel (22) zwischen der ersten Außenkante (21) und der zweiten Außenkante (21') des gleichen Verbindungsstegs (14) wenigstens 20°, insbesondere 22°, beträgt.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (23) zwischen einem Mittenabstand (24) einer Öffnung (20) und einem Mittenabstand (25) eines Durchbruchs (16) etwa 45° beträgt.
Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Kanten (18) des Lagerschilds (11) einen Radius von etwa größer als 4mm aufweisen.
Elektromaschine mit einer Lagervorrichtung einer belüftbaren Maschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10.