DE102008053569B3

DE102008053569B3 - Lageraufnahme für einen Stellantrieb und Stellantrieb

Info

Publication number: DE102008053569B3
Application number: DE102008053569A
Authority: DE
Inventors: Bernd Frühwald; Thomas Schreiber; Richard Guttenberger
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageraufnahme (4a, 4b), in einem Lagerschild (3) für ein Lager (5a, 5b) mit zylindrischer Außenkontur, in dem eine Welle gelagert ist und das Lager (5a, 5b) mit Hilfe zumindest eines Befestigungsmittels in der Lageraufnahme (4a, 4b) des Lagerschildes (3) formschlüssig an einer Stirnseite gehalten ist, wobei die Lageraufnahme (4a, 4b) Teil eines Antriebs ist, der Formschluss durch das Befestigungsmittel auf der Stirnseite des Lagerschildes (3) angeordnet ist, auf der ein Anbauteil an den Antrieb montierbar ist, auf der gegenüberliegenden Seite des Lagerschildes (3) ein Formschluss für das Lager (5a, 5b) in axialer Richtung durch Urformen hergestellt ist und Teile einer zylindrischen Außenkontur des Lagers (5a, 5b) als Aufnahme- und Zentriermittel für das Anbauteil dienen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es bei einer gattungsgemäßen Lageraufnahme für eine stabile Festlegung des Lagers im urgeformten Lagerschild zu sorgen, wobei das Lager in einem Auslieferungszustand vor Montage eines Anbauteils sicher und fest verbunden ist und keine Nachbearbeitungsschritte benötigt werden, um Anbauteile exakt positionieren und fügen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß u.a. dadurch gelöst, dass die Lageraufnahme (4a) aus einer Lagerschildebene (22) in Axialrichtung vorspringt und in der Grundform einen Ring (6) bildet, die Höhe des Ringes (6) zwischen der Lagerschildebene (22) und dem äußersten Rand (8) des Ringes (6) deutlich geringer ist ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageraufnahme (4a, 4b), in einem Lagerschild (3) für ein Lager (5a, 5b) mit zylindrischer Außenkontur, in dem eine Welle gelagert ist und das Lager (5a, 5b) mit Hilfe zumindest eines Befestigungsmittels in der Lageraufnahme (4a, 4b) des Lagerschildes (3) formschlüssig an einer Stirnseite gehalten ist, wobei die Lageraufnahme (4a, 4b) Teil eines Antriebs ist, der Formschluss durch das Befestigungsmittel auf der Stirnseite des Lagerschildes (3) angeordnet ist, auf der ein Anbauteil an den Antrieb montierbar ist, auf der gegenüberliegenden Seite des Lagerschildes (3) ein Formschluss für das Lager (5a, 5b) in axialer Richtung durch Urformen hergestellt ist und Teile einer zylindrischen Außenkontur des Lagers (5a, 5b) als Aufnahme- und Zentriermittel für das Anbauteil dienen.
Aus der US 2,891,829 A ist eine formschlüssige Lageraufnahme gemäß obiger Gattung bekannt. Das Anbauteil ist zwischen Lager und Lagerschild angeordnet und in einem Auslieferungszustand nach der Befestigung des Lagerschilds und des Lagers nicht mehr am Lager montierbar.
Aus der EP 1 265 339 B1 ist eine formschlüssige Lageraufnahme bekannt. Aufgrund des Formschlusses ist das Lager auf seiner Außenseite vollständig vom Lagerschildmaterial umgeben und kann deshalb nicht als Zentrierfläche dienen.
Viele Lagerschilde bestehen aus Kunststoffmaterial, dieses hat die Eigenschaft, dass es nur geringe Kräfte aufnehmen kann. Zur Befestigung eines Lagers in einem Kunststofflagerschild ist deshalb häufig die Verwendung von Zusatzbauteilen erforderlich um besonders unter Temperatureinfluss Spielfreiheit zu gewährleisten. Alternativen zu Kunststoff sind vor allem Leichtmetalle oder Legierungen aus Zink, Aluminium oder Magnesium, diese benötigen häufig Nachbearbeitungsschritte aufgrund mangelnder Genauigkeit bei der Urformung. Das gleiche gilt für Zentrier- und Aufnahmemittel für Anbauteile.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher bei einer gattungsgemäßen Lageraufnahme für eine stabile Festlegung des Lagers im urgeformten Lagerschild zu sorgen, wobei das Lager in einem Auslieferungszustand vor Montage eines Anbauteils sicher und fest verbunden ist und keine Nachbearbeitungsschritte benötigt werden um Anbauteile exakt positionieren und fügen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Weil die Lageraufnahme gemäß Hauptanspruch in einem Vormontagezustand aus der Lagerschildebene in Axialrichtung vorspringt und die Höhe des Ringes zwischen der Lagerschildebene und dem äußersten Rand des Ringes deutlich geringer ist als die Höhe der Lageraufnahme zwischen einem Aufnahmeboden und dem äußersten Rand des Ringes, kann das Lager über seine gesamte Höhe in der Lageraufnahme gehalten werden, dadurch liegen große Anteile der Außenkontur des Lagers an Bereichen der Aufnahme an, die in der Lagerschildebene liegen und somit von Lagerschildmaterial umgeben sind, somit wird eine erhöhte Verwindungssteifigkeit erreicht. Aufgrund von zumindest einer Freisparung im Ring kann ein Teil der Lageraußenkontur als Aufnahmefläche für das Anbauteil dienen. Bei dieser Lösung können wirtschaftlich herstellbare Lager mit durchgehender zylindrischer Außenkontur verwendet werden.
Bei Verwendung eines Lagers mit gestufter Außenkontur gemäß Nebenanspruch 2 kann die kleinere zylindrische Außenkontur vollumfänglich als Aufnahmefläche für das Anbauteil dienen, wodurch größere Kräfte aufgenommen werden können und die Montage des Anbauteils erleichtert ist. Zudem können die Befestigungsmittel den durchmessergrößeren Bereich des Lagers unmittelbar in der Lagerschildebene halten.
Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der Unteransprüche dargestellt. In Weiterbildung des Hauptanspruchs erstreckt sich die Freisparung vom äußersten Rand des Ringes aus in Richtung auf die Lagerschildebene. Dadurch kann die Lagerschildebene ebenfalls als Lagerfläche in axialer Richtung verwendet werden und eine große Aufnahmelänge erreicht werden.
Um eine große Stabilität der Verbindung sicherzustellen, sollten die Freisparungen (12) einen möglichst geringen Anteil am Ringumfang einnehmen. Dieser Anteil ist abhängig von den Abmessungen und Wandstärken der Lageraufnahme. Andererseits soll auch für die Zentrierung des Anbauteils ausreichend Aufnahmefläche vorhanden sein. Deshalb ist vorgesehen, dass die Winkelsumme, welche die Freisparungen (12) am Umfang des Ringes (6) einnehmen, ungefähr die gleiche Größe aufweist, wie die Winkelsumme der verbleibenden Ringsegmente.
Es genügt drei Aussparungen (12) vorzusehen, um eine ausreichende Festigkeit der Lageraufnahme (4a, 4b) zu erreichen und um die Komplexität des Lagerschilds in Grenzen zu halten.
Um die Auflagefläche für eine Aufnahme des Anbauteils zu vergrößern, erstrecken sich die Freisparungen (12) über die äußere Lagerschildebene hinaus in das Lagerschildmaterial hinein. Diese Maßnahme kann weitergeführt werden, bis sich die Freisparungen (12) über die äußere Lagerschildebene (22) hinaus erstrecken und Durchbrüche im Lagerschild (3) bilden.
Die erfindungsgemäße Lageraufnahme lässt sich auch dadurch realisieren, dass die Lageraufnahme von der Lagerschildebene zurückspringt, wobei die Tiefe des Rücksprunges größer ist als die Höhe des Lagers und dass Teile der Lageraufnahme zwischen der Lagerschildebene und dem Lager radial nach innen vorspringen und das Lager teilweise übergreifen.
Um eine spielfreie Verbindung des Lagers gemäß Nebensanspruch 2 in seiner Aufnahme zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass das Lager und die Lageraufnahme so aufeinander abgestimmt sind, dass die plane Stirnfläche geringfügig über eine Lagerschildebene vorspringt.
Für beide Ausführungsformen haben sich Schrauben als mögliche und sinnvolle Befestigungsmittel für das Lager erwiesen. Bei Verwendung dreier Schrauben, die um den Umfang des Lagers (5a, 5b) herum am Ring oder einer Anschraubbuchse (20) verschraubt sind, ist eine gute Festigkeit der Verbindung gegeben. Die Anschraubbuchse (20) kann als Erweiterung des Ringes ausgeführt sein.
Es genügt Schrauben als einziges Befestigungselement zu verwenden, es kann aber auch sinnvoll sein ein Halteblech zwischen dem Lager und einer Schraube (19) anzuordnen, insbesondere, wenn das Halteblech elastisch federnd ausgeführt ist. Hierdurch ist Spielfreiheit des Lagers (5a, 5b) in der Lageraufnahme (4a, 4b) gewährleistet.
Um die Anzahl der zu montierenden Schrauben zu verringern, kann das Halteblech auf zumindest einer Seite in eine Hinterschneidung oder einen Vorsprung eingeführt sein, so dass nur noch auf der gegenüberliegenden Seite eine Schraube zur Befestigung des Halteblechs erforderlich ist.
Damit Anbauteile problemlos montiert werden können soll sich das Halteblech insbesondere in Winkelbereichen, in denen die Freisparungen (12) angeordnet sind nur innerhalb der Lagerstirnfläche erstrecken.
Das Lager (5a, 5b) kann sowohl ein Wälzlager als auch ein Gleitlager mit zylindrischer Außenkontur sein, wobei das Lager mit der Welle fest verbunden ist.
In vorteilhafter Weise wird das Lager in die Lageraufnahme eingepresst, wodurch die Verbindung zusätzliche Festigkeit erhält und die Montagesicherheit für folgende Montageprozesse erhöht.
Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für den Einsatz bei elektrischen Antrieben, die an eine anzutreibende Baugruppe befestigt und zentriert werden soll.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
1a eine erste Ausführungsform einer Lageraufnahme,
1b eine Variante der ersten Ausführungsform,
2a eine zweite Ausführungsform der Lageraufnahme,
2b eine Variante der zweiten Ausführungsform,
3 ein Anbauteil und
4 eine Ausführung nach dem Stand der Technik
Die 1a und 1b zeigen eine erste Ausführungsform einer Lageraufnahme 4a in einem Lagerschild 3 eines Stellantriebs für ein Lager 5a mit ungestufter zylindrischer Außenkontur, mit einem aus der Lagerschildebene 22 vorspringenden Ring 6, der einen Teil der Lageraufnahme 4a bildet. Die Höhe des Ringes 6 zwischen seinem äußeren Rand 8 und der Lagerschildebene ist geringer als die Höhe eines Lagers 5a, das durch die Lageraufnahme 4a aufgenommen ist. Das Lager 5a taucht demnach teilweise in die Lagerschildebene 22 ein und ist dort vollumfänglich von Kunststoffmaterial umgeben. Im Bereich des Ringes 6 sind Freisparungen 12 vorgesehen, die den Ring 6 in mehrere Segmente teilt. Im gezeigten Beispiel sind drei Freisparungen 12 und drei Ringsegmente vorgesehen. Das Lager 5 kann ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein, wobei jeweils eine zylindrische Außenkontur vorhanden sein soll. Ein Außenring 10 des hier gezeigten Wälzlagers ist fest in die Lageraufnahme 4a gepresst und zusätzlich über drei Schrauben 19, die in zu Anschraubbuchsen 20 erweiterte Bereiche des Ringes 6 geschraubt sind, axial formschlüssig gehalten. Durch die Befestigungsmittel (Schrauben 19) bleiben die Freisparungen 12 unberührt, so dass Teile der zylindrischen Außenkontur des Lagers 5 als Zentrier- und Aufnahmeflächen für ein Anbauteil verwendbar sind. Wie in der Figur dargestellt, schließen Versteifungsrippen 21 an den Ring 6 an um die Stabilität des Lagerschildes zu erhöhen. 1a stellt ein Kunststofflagerschild dar, 1b ein Leichtmetalllagerschild.
Die 2a und 2b zeigen eine zweite Ausführungsform einer Lageraufnahme 4b in einem Lagerschild 3 eines Stellantriebs, mit einem Lager 5b mit gestufter Außenkontur, wobei ein erster zylindrischer Bereich an einen zweiten zylindrischen Bereich mit kleinerem Außendurchmesser anschließt und im Übergangsbereich eine plane Stirnfläche ist, die als Befestigungsfläche dient. Das Lager 5b taucht mit seinem größeren zylindrischen Bereich fast vollständig in die Lagerschildebene 22 ein und ist dort nahezu vollumfänglich von Kunststoffmaterial umgeben. Ein Außenring 10b des hier gezeigten gestuften Wälzlagers ist über drei Schrauben 19, in der Lageraufnahme 4b axial formschlüssig gehalten. Um das Lager 5b herum springt ein Versteifungsring 14 und daran radial anschließende Versteifungsrippen 21 aus der Lagerschildebene 22 vor. Das Lager 5b und eine Anschraubebene sind so aufeinander abgestimmt sind, dass die plane Stirnfläche 13 geringfügig über die Anschraubebene vorspringt. Hierzu sind die Schraubenköpfe in den Versteifungsring 14 eingesenkt. Der zweite zylindrische Bereich 11 der gestuften Außenkontur des Lagers 5b liegt weitgehend frei und dient als Zentrier- und Aufnahmefläche für ein Anbauteil. Das Lager 5b kann ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein. 2a stellt ein Kunststofflagerschild dar, 2b ein Leichtmetalllagerschild.
3 zeigt eine mögliche Ausführung für ein Anbauteil mit einer segmentierten Zentrieraufnahme, bestehend aus drei Aufnahmeflächen 23. Diese Ausführung eignet sich für beide Ausführungsformen der Lageraufnahme 4a, 4b.
4 zeigt eine gattungsgemäße Lageraufnahme ohne Zentrier- oder Aufnahmemöglichkeit für ein Anbauteil, wie sie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist.

3: Lagerschild
4a: Lageraufnahme
4b: Lageraufnahme
5a: glattes Lager
5b: gestuftes Lager
6: Ring
8: Rand
9: Innenring
10: Außenring
10b: Außenring
11: zweiter zylindrischer Bereich
12: Freisparung
13: Stirnfläche
14: Versteifungsring
15: Anbauteil
19: Schraube
20: Anschraubbuchse
21: Versteifungsrippe
22: Lagerschildebene
23: Aufnahmeflächen

Claims

Lageraufnahme (4a, 4b), in einem Lagerschild (3) für ein Lager (5a, 5b) mit zylindrischer Außenkontur, in dem eine Welle gelagert ist und das Lager (5a, 5b) mit Hilfe zumindest eines Befestigungsmittels in der Lageraufnahme (4a, 4b) des Lagerschildes (3) formschlüssig an einer Stirnseite gehalten ist, wobei die Lageraufnahme (4a, 4b) Teil eines Antriebs ist, der Formschluss durch das Befestigungsmittel auf der Stirnseite des Lagerschildes (3) angeordnet ist, auf der ein Anbauteil an den Antrieb montierbar ist, auf der gegenüberliegenden Seite des Lagerschildes (3) ein Formschluss für das Lager (5a, 5b) in axialer Richtung durch Urformen hergestellt ist und Teile einer zylindrischen Außenkontur des Lagers (5a, 5b) als Aufnahme- und Zentriermittel für das Anbauteil dienen, wobei die Lageraufnahme (4a) aus einer Lagerschildebene (22) in Axialrichtung vorspringt und in der Grundform einen Ring (6) bildet, die Höhe des Ringes (6) zwischen der Lagerschildebene (22) und dem äußersten Rand (8) des Ringes (6) deutlich geringer ist als die Höhe der Lageraufnahme (4a) zwischen einem Aufnahmeboden und dem äußersten Rand (8) des Ringes (6) und der Ring (6) zumindest eine Freisparung (12) aufweist, so dass ein Teil der Außenkontur des Lagers (5a) freiliegt.
Lageraufnahme (4a, 4b) in einem Lagerschild (3) für ein Lager (5a, 5b) mit zylindrischer Außenkontur, in dem eine Welle gelagert ist und das Lager (5a, 5b) mit Hilfe zumindest eines Befestigungsmittels in der Lageraufnahme (4a, 4b) des Lagerschildes (3) formschlüssig an einer Stirnseite gehalten ist, wobei die Lageraufnahme (4a, 4b) Teil eines Antriebs ist, der Formschluss durch das Befestigungsmittel auf der Stirnseite des Lagerschildes (3) angeordnet ist, auf der ein Anbauteil an den Antrieb montierbar ist, auf der gegenüberliegenden Seite des Lagerschildes (3) ein Formschluss für das Lager (5a, 5b) in axialer Richtung durch Urformen hergestellt ist und Teile einer zylindrischen Außenkontur des Lagers (5a, 5b) als Aufnahme- und Zentriermittel für das Anbauteil dienen, wobei das Lager (5b) eine gestufte Außenkontur aufweist, wobei ein erster zylindrischer Beriech an einen zweiten zylindrischen Bereich mit kleinerem Außendurchmesser anschließt und im Übergangsbereich eine plane Stirnfläche ist, die als Befestigungsfläche dient, wobei der erste zylindrische Bereich formschlüssig mit dem Lagerschild (3) verbunden ist und der zweite zylindrische Bereich als Zentrier- und Aufnahmeelement für das Anbauteil dient.
Lageraufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Freisparung (12) vom äußersten Rand des Ringes (6) aus in Richtung auf die Lagerschildebene (22) erstreckt.
Lageraufnahme nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Freisparungen (12) vorhanden sind, deren Winkelsumme am Umfang des Ringes (6) ungefähr so groß ist, wie die Winkelsumme der verbleibenden Ringsegmente.
Lageraufnahme nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass drei Freisparungen (12) vorgesehen sind, die sich gleichmäßig am Umfang des Ringes (6) verteilen.
Lageraufnahme nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Freisparungen (12) über die äußere Lagerschildebene hinaus in das Lagerschildmaterial hinein erstrecken.
Lageraufnahme nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Freisparungen (12) über die äußere Lagerschildebene (22) hinaus erstrecken und Durchbrüche im Lagerschild (3) bilden.
Lageraufnahme nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5a) eine ungestufte zylindrische Außenkontur aufweist.
Stellantrieb mit einer Lageraufnahme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5b) und die Lageraufnahme (4b) so aufeinander abgestimmt sind, dass die plane Stirnfläche geringfügig über eine Lagerschildebene (22b) vorspringt.
Lageraufnahme nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel eine Schraube (19) ist.
Lageraufnahme nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass drei Schrauben (19) vorgesehen sind, die um den Umfang des Lagers (5a, 5b) herum in den Ring (6), in eine Anschraubbuchse (20) oder in die Lagerschildebene (22) geschraubt sind.
Lageraufnahme nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schraube (19) das Lager (5a, 5b) unmittelbar festlegt.
Lageraufnahme nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteblech zwischen dem Lager (5a, 5b) und einer Schraube (19) angeordnet ist.
Lageraufnahme nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteblech federnd ausgebildet ist.
Lageraufnahme nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteblech an zumindest einem Ende in eine Hinterschneidung oder einem Vorsprung der Lageraufnahme (4a, 4b) eingreift.
Lageraufnahme nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Halteblech zumindest in Winkelbereichen, in denen eine Freisparung (12) angeordnet ist, nur innerhalb der Lagerstirnfläche erstreckt.
Lageraufnahme nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild aus Kunststoffmaterial oder Leichtmetall besteht.
Lageraufnahme nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5) mit der Welle fest verbunden ist.
Lageraufnahme nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5) ein Wälzlager oder ein Gleitlager ist.
Lageraufnahme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (5a, 5b) in der Lageraufnahme (4) des Lagerschilds (3) eingepresst ist.
Lageraufnahme nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil eines Antriebs ist, der einen Elektromotor umfasst.